中国明年给太空通网,网友:通往太空的电梯啥时候能建?答案来了!( 七 )

缆绳材料问题

建造太空电梯最大的挑战 , 在于找到制造电梯缆绳的材料 。 一根普通的钢丝从9千米的高空中垂下来会被自重拉断 。 3.6万千米外的太空舱的切向线速度约为26.7万千米/天 。 假使太空舱和20名乘客的质量为12000千克 , 那么忽略掉缆绳的质量 , 缆绳的拉力估计有25万牛顿的力 。 此外由于高速运动的物体在通过大气层时会由于摩擦生热 , 所以在设计太空电梯的过程中 , 还要充分考虑到使用耐高温、高强度的材料 。

而碳纳米管的发现 , 让人们燃起了希望 。 碳纳米管的柔韧性强、质量轻 , 细小且强度可与金刚石媲美 , 并且可制成纤维 。 据测算 , 一根宽1米、薄如纸的纳米管缆带 , 能支撑13吨的重量 。

碳纳米管可能是太空电梯成为现实的关键

2018年 , 清华大学的研究团队研发了一种高强度的纤维 。 他们用仅1立方厘米的碳纳米管制成的纤维就能承受160头大象(超过 800 吨)的重量且不会断裂 , 而这根小小的缆绳仅重1.6克 。 碳纳米管是由碳原子组成的圆柱形分子 , 这些碳原子连接成六边形 , 直径仅为1 纳米 。 其抗拉强度是已知任何材料中最高的 , 理论上高达 300千兆帕斯卡 。

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