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本帖最後由 apkcat 於 2018-9-16 16:44 編輯
( Yourside )
太空電梯 這個概念(根據維基百科資料)
每隔一段時間 (每6-12年) 便會以 巧合 般地奇妙 周期
出現於各個科學領域且
透過各種科學雜誌訊息與 細節討論
引起不少跨領域的趣味話題
上回大約在 2011-2012年 又引起了風潮
不過那時在奈米科技尚未成熟之前
因為當時 合適的材料尚未有 足夠 強度的纜繩 可以支撐得起結構
[各大解析內容如下]
搭電梯上太空,再等一等!
2011/02/10 |專欄|
Original publish date:Jun 11, 2006<<原文
【註】Pugno et al., on the strength
of the carbon nanotube-based space elevator cable:
from nano- to mega-mechanics, arxive preprint server
義大利科學家認為,奈米碳管恐怕撐不住 太空電梯。
太空電梯(space elevator) 是構想中往來地球與太空的 一種交通工具 。
電梯 攀附在全長大約10萬公里的強韌纜繩 上,
纜繩 其中一端連接在地表基地站 ,
另一端縛上平衡物 ,
若能使整體的 質量中心保持在地球的同步衛星軌道 ,
這樣,電梯就能順著筆直的纜繩升降運送物資。
而建造太空電梯的首要問題就是纜繩,
不僅要強韌還要質輕。
自從奈米碳管問世後,立即成為纜繩的最佳選擇:
若用 最小的碳密度(1.3g/cm3)來計算 ,並以 寬約1公尺 ,
厚如薄紙的形態做為電梯纜繩,則需要有 63GPa的應力強度 。
而根據張力實驗,用單一的奈米碳管,理想上可以 承受平均100GPa的應力 ,
高於電梯纜繩需求。
不過壞消息是,
科學家發現即使是目前 品質最佳的奈米碳管 ,
都免不了 有缺陷-大約4微米會少一個碳原子。
(即使完成之後 怎麼維護 以及有相關實際天氣變異後的應對
與實際應變等等因素都還需要設計出更為創新的規劃)
(是的 就像影片會無緣無故被失去連結 外 還要多注意重力適應習慣不同 )
義大利杜林理工學院(polytechnic of Turin)科學家Nicola Pugno 根據模式計算發現,
存在的缺陷會造成纜繩強度下降至少70%,意思是纜繩實際強度可能會低於30GPa,
無法支持太空電梯運作。
Pugno的模式結果已有實驗支持: 多數的奈米碳管纜繩,強度其實遠低於1GPa。
這篇研究論文已張貼在arXiv【註】,
並將 刊登在7月號的物理期刊Condensed Matter 上。
從 百奈米級的奈米碳管組成10萬公里的纜繩,
當中的原子缺陷將造成整體強度減弱 ,
即使我們可以製造完美無缺的奈米碳管纜繩,
仍無法避免營運時,
纜繩因受到微隕石、軌道中的人造物體撞擊、
甚至是高空氧原子的侵蝕損傷而降低強度。
向 NASA提出太空電梯可行性計畫 的Bradley Edwards認為:
若將纜繩以更緊密的方式纏繞,將可藉由增加的摩擦力來提升纜繩強度。
但是,達拉斯奈米科技學院科學家Ray Baughman反駁了這個說法,
他的研究團隊以類似於Edwards構想的方式來纏繞纜繩,
製造出的纜繩強度仍是低於1GPa。
現在不可行並不代表永遠行不了 ,
搭電梯上太空, 再等一等囉 !
資料來源:
太空電梯 的概念 最初出現在1895年 ,由康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基提出。
但是甚至就在幾年前,它還僅僅只是一種科學幻想 ,
因為找不到一種合適的材料 來製造足夠 強度的纜繩 。
隨著近年奈米技術取得的突破性進展 ,
建造一部現實的太空電梯已經成為可能 ,
預計其建造成本約100億美元,
遠少於國際太空站或太空梭計劃的投資。
這次的創舉(其實上回衛星形式的設計已經開始有雛形)
不在偏執地連結於地球上的地基建築物上
反而以 衛星概念 擺盪於南北半球 特殊軌道之間
( White Avenue )
這次太空電梯的概念並非拔地而起 它的創新是想透過衛星 隕石 的作用 透過萬有引力
嘗試從 衛星與月球之間
先架起一道地球與衛星之間的 空中之橋
如果成功了 將會分段在 地球與月球 之間
漸進式地實踐太空電梯的終極版本的星際旅遊上的可行性
Space Elevator Documentary 2017( NHK )( 渡月橋 )
無論如何
這些 太空 理論整合
除了隨著 每段討論與熱潮 帶來許多科技的 世代間的檢視與回顧
或許這類型的跨領域建築
正朝著人類星際旅行的一種期望與擴充科幻迷的想像與視野
一方面呼應著地外探索種子萌芽
另一方面留下一頁新的太空漫步的史詩般鉅作
( Elevator To Heaven )
台灣本土 火箭 要讓太空旅行夢想 成真 | 吳宗信 Jong-Shinn Wu | TEDxTaipei
[ 頑固 Tough ]
這些跨越時代的層次累積似乎
有別於 遠 古時代 巴別塔的歷史印象
其實在某種意義來說
已是概念上越來越趨近於現實的科幻創舉
無論這座象徵性質建築結構上是否可行
都可能須在 長期 讓戰爭 趨緩 情況下
國際局勢穩定時 以和平之塔的新希望之姿現身
來迎接 全世界和平真正到來
聯合全世界團結智慧 構想打破疆界格局
或許 才是這些 科學 創新 背後真正 無價 的核心 精神
延伸閱讀: 探索宇宙也是入世的學問
(以上資源為原作所有)