什么是太空电梯？

太空电梯，也叫轨道电梯，顾名思义，实际上是一种货运电梯。因为它的顶部直接通向外层空间，所以也被称为*，这是一种将有效载荷从地球表面或其他星球运送到空间站的低成本解决方案。

太空电梯的概念最早出现在1895年，由康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基提出。总的来说，它非常像一条连接天空和大地的线。这条线上的一个小正方形沿着这条线不断地上下移动。连接天空的部分是像硬币一样的宇宙飞船。太空电梯最长的主要部分是一个长的绳状物体，扁平的长度和不同的厚度，称为电缆，连接地面基地和空间站。在混凝土铺设过程中，一根电缆被放置在离地面36000公里的空间站上，并被放下来连接地面基座。在重力和向心加速度的相互作用下，电缆将像被拉伸的直电缆一样被紧紧地拉伸。负责运输的货舱挂在一根缆绳上，在地面上装载货物，并以很快的速度到达空间站。来回通常需要一周时间。

此外，为了保持平衡，应在空间站远离地球的另一侧架设数万公里长的索道，并在缆索末端连接一个重量平衡器，以抵消缆索的质量并保持空间升降机的整体平衡。连接地面的部分称为底座。为了使从轨道上落下的电缆部分最短，它通常建在赤道上。同时，它可以使太空升降机的顶点矢量速度最快，而停靠在空间站上的航天器可以以最快的初始速度航行。因此，太空电梯从上到下的顺序是平衡器，空间站，电缆，货舱和基地。

那么，太空电缆太长了，不会断吗？建造太空电梯的最大挑战是找到制造电梯电缆的材料。如果它是用钢丝建造的，如果它只从9千米的高度垂下，它就会被自身的重量拉走，而太空电梯需要从10000米的高度垂下，上面有一个货舱，所以钢丝绝对不可能用作电梯电缆。你想用什么材料？这种材料一定很结实。克拉克建议在《天堂与喷泉》中用单晶材料制作。这部小说暗示了这一点。我没想到后来发现的碳纳米管真的能胜任。碳纳米管作为一维纳米材料，具有重量轻、完美的六方结构连接以及许多不同寻常的机械、电学和化学性质。碳纳米管具有良好的机械性能。碳纳米管的拉伸强度达到50-200 GPa，是钢的100倍，但其密度仅为钢的1/6，比常规石墨纤维至少高一个数量级。其弹性模量可达1TPa，相当于金刚石的弹性模量，约为钢的5倍。它是理想的完美电缆材料。

此外，太空电梯安装了平衡器后会更加稳定。为什么它需要平衡器？这是因为细长的物体比压力更能承受张力。为了防止太空电梯的缆绳被自身重量压碎，工程师想出了一个主意。一条36，000公里长的电缆从地球同步卫星上悬挂下来到达地面。电缆的另一端是“配重”。配重以非常高的速度绕地球运动。由于离心力的作用，它可以对电缆施加很大的拉力，以确保电缆是紧的。因此，太空电梯的电缆要稳定得多。