Board logo

标题: Gundam 00 中的天梯,現實狀況是...... [打印本页]

作者: FireStallion    时间: 2007-11-5 20:29     标题: Gundam 00 中的天梯,現實狀況是......

這帖已於”GUNDAM OO技术讨论专用帖”貼上.但我想值得獨立討論.

通曉英語的,極力推薦參考英文版: http://en.wikipedia.org/wiki/Space_elevator

QUOTE:
天梯
维基百科,自由的百科全书


美國太空總署概念圖

天梯(又译空间电梯)是一种低成本将有效载荷从地球或其它星球的表面运输到空间的解决方案。

这个方案旨在建造一部称作天梯的运输工具。天梯由几个部分组成:

    * 平衡锤:平衡锤是一个比较重的物体,放置于同步轨道上方。
    * 缆绳:缆绳是一条十分长且结实的绳子,上粗下细,用于连接地面与平衡锤。
    * 货舱:货舱用于装载货物,它可以顺着缆绳在空间和地面之间上下移动。
    * 地面基站:地面基站用于将缆绳固定在地面上,并为货舱的移动提供能源,能量通过激光传送到货舱。

对于建造在地球上的天梯,平衡锤需要位于距离地面至少3.6万千米上空,使用3.6万千米长的缆绳与地面连接。这种缆绳必须十分结实,目前已经發現的材料中,只有碳纳米管可以胜任。包括平衡锤和缆绳的质心位于地球同步轨道的高度,同时为了保证整个装置固定,地面基站通常建造在赤道附近,同时应该尽量选择商业飞行较少的区域,以避免飞机与缆绳或货舱相撞,同时缆绳和货舱还必须能够抵御来自风和闪电的袭击。

对于建造在月球上的天梯,要求相比地球要低,因为月球重力较小,且没有大气因素影响,自转速度较慢,且为同步自转。这种条件下,平衡锤可以建造在月球和地球的引力中点,即月球的拉格朗日點上。

天梯的概念最初出现在1895年,但是甚至就在几年前,它还仅仅只是一种科学幻想,因为找不到一种合适的材料来制造足够强度的缆绳。随着近年纳米技术取得的突破性进展,建造一部现实的天梯已经成为可能,预计其建造成本约100亿美元,远少于国际空间站或航天飞机计划的投资。

在動畫機動戰士GUNDAM 00中,第一條天梯於23世紀末被建造。

相关链接

    * http://www.elevator2010.org/ 天梯: 2010 - 致力于一项天梯技术竞赛,在2010年之前解决天梯建造的一般技术问题。

URL: http://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%A4%A9%E6%A2%AF
作者: FireStallion    时间: 2007-11-5 20:34

另一方面,假設載物倉速度為200公里/小時,36000公里需時180小時,即7.5日!!!!
作者: Orphan    时间: 2007-11-5 21:04

美国NASA每年都有设计天梯的比赛
但到目前还未有达标的设计
因NASA的及格标准每年不断调高...
作者: yayamiya    时间: 2007-11-5 21:16

就算哪天建成了这玩意安全系数也不见得会比穿梭机来的高
作者: hannibal    时间: 2007-11-5 23:31

00里面是电磁加速轨吧,怪不得要那么粗,复线和大规模的在轨重力设施,工程还真不是一般的大。

QUOTE:
原帖由 yayamiya 于 2007-11-5 21:16 发表
就算哪天建成了这玩意安全系数也不见得会比穿梭机来的高

对于成员来说,现阶段设想的轨道电梯的的确。

个人感觉初期的轨道电梯根本就不要考虑载人的问题,原因:

QUOTE:
原帖由 FireStallion 于 2007-11-5 20:34 发表
另一方面,假設載物倉速度為200公里/小時,36000公里需時180小時,即7.5日!!!!

跟宇宙飞船、航天飞机等通过加速度入轨的运载工具,轨道电梯主要的劣势就是速度,作为运货的话完全可以用复线和合理的调度来抵消,而载人则完全是另一码事。若果真的用来运人便不仅仅要考虑人员生活环境维护所需的轨道电梯舱加固和空调系统的措施,而其还要增加维持成员一周饮食起居所需的负荷,如此这边便抵消了轨道电梯的成本优势,而且一旦发生突发事件,连应急处理都是问题。

当然,也仅仅只现阶段的构想。

另外,感觉00里不使用电磁波载体的供电系统而是依然采用缆线,大国的考虑有够狭隘啊……
作者: 地狱镰刀    时间: 2007-11-6 00:13

在本拉灯横行的时代里,这种东西只能停留在理论层面
太脆弱了
作者: devilgundam    时间: 2007-11-6 00:54

因为英文的很长但似乎都是指目前试验的那种,还是参考了动漫国日本的Wiki中各种的设定…………
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E8 ... 9%E3%83%BC%E3%82%BF

QUOTE:
原帖由 hannibal 于 2007-11-5 23:31 发表
另外,感觉00里不使用电磁波载体的供电系统而是依然采用缆线,大国的考虑有够狭隘啊……

看了相关的wiki说明,似乎和电磁波载体传送时的衰减以及对环境潜在的影响,还有被军事、恐怖分子利用的危险所限而不采用,否则被人家用微波对着白宫一照…………

QUOTE:
原帖由 FireStallion 于 2007-11-5 20:34 发表
另一方面,假設載物倉速度為200公里/小時,36000公里需時180小時,即7.5日!!!!

这个假定时速太低了吧……有说明指有的研究表明,以1G的加速度加速,在中点以1G的加速度减速,时速可以达到64000km/h,问题只是当今的技术做不到而已

[ 本帖最后由 devilgundam 于 2007-11-6 01:05 编辑 ]
作者: FireStallion    时间: 2007-11-6 05:15



QUOTE:
这个假定时速太低了吧……有说明指有的研究表明,以1G的加速度加速,在中点以1G的加速度减速,时速可以达到64000km/h,问题只是当今的技术做不到而已

Yes, 200 km/h 时速太低了. But we need to consider angular momentum of the elevator when it goes up. The ascend is actuallu not straight but like a v-shaped locus.
作者: hannibal    时间: 2007-11-6 18:31



QUOTE:
原帖由 地狱镰刀 于 2007-11-6 00:13 发表
在本拉灯横行的时代里,这种东西只能停留在理论层面
太脆弱了

选址的问题已经提到了,需要尽量避开国际航班航线,其目的可以分开来讨论:1、避免误飞误装;2、如果有恐怖袭击可以有足够的反应时间。另外,如果是碳纳米管缆线的话,攻击其地面站远要比攻击缆线要容易得多,目标的问题;如果是造到00那种规模,其本身应该就有相应的加固措施。

其实与其关心恐怖袭击的问题,如何建造还是摆在人类面前的最大障碍。
作者: pandajohny    时间: 2007-11-6 19:36

要是像宇宙骑士里面轨道电梯和外环那样瘫掉,赤道就爽了
作者: ryanraphael    时间: 2007-11-6 22:57



QUOTE:
原帖由 devilgundam 于 2007-11-6 00:54 发表
因为英文的很长但似乎都是指目前试验的那种,还是参考了动漫国日本的Wiki中各种的设定…………
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E8 ... 9%E3%83%BC%E3%82%BF




看了相关的wiki说 ...

那個Power beam System並非高集中,儘管功率可觀但缺乏集中,所以殺傷力不高。

那個時速我也有再別的研究報告親自看到,應該是對的,因為目前設計都儘量以低耗能為主調,所以,速度慢不是重點,重點是其節約。
現在的Laser Beam做的只是給Potential Energy Difference(儘管實際效率也大概只有30%,已經很好了)
Clmber的Angular Momentum也是從地球的旋轉拿回來的...

00的S.E.根本不是Cable是Pillar,這實在是太神了......外壁用的會是甚麼物料呢?

如果假設到達GEO共6400km,首半加速10ms-2, 後半同樣加速率減速
粗略算算
根本不可能剛好減停...0.05秒後就會衝過,大概一百多天之後會回來.....Velocity應該是一樣(方向相反)
不知道有沒有算錯?

說起來,日文那個技術性內容較少,ACG相關的資訊倒也多,這就是所謂的文化差異吧?

=============
坦白說,00中那個根本就不是我們設想的那個S.E.,說穿了就是巨型大廈.....那個年頭的物料科學已經遠超我們的想像了.....這就是300年的變化麼..Orz
用今天的眼光來衡量的話,我只能說,00的那個S.E.不是我們所能想像的,但我們現在可以做的那個S.E.,倒是有機會。
作者: hannibal    时间: 2007-11-7 14:03



QUOTE:
原帖由 ryanraphael 于 2007-11-6 22:57 发表

那個Power beam System並非高集中,儘管功率可觀但缺乏集中,所以殺傷力不高。

那個時速我也有再別的研究報告親自看到,應該是對的,因為目前設計都儘量以低耗能為主調,所以,速度慢不是重點,重點是其節約。
現在的Laser Beam ...

同意关于能耗跟速度的论述,轨道电梯只要调度合理,其货物运输效率远高于任何航天器(低功耗,高可靠性)。

不过,个人见解,无论材料科学如何发展,先线缆后外壁的建造模式应该永远不会过时,从地面上直接搭建那种东西的可能性几乎不存在。
作者: FireStallion    时间: 2007-11-7 16:05



QUOTE:
原帖由 ryanraphael 于 2007-11-6 22:57 发表

如果假設到達GEO共6400km,首半加速10ms-2, 後半同樣加速率減速

小小修正.GEO離地 36,000 km.但無損其他論點.
作者: ryanraphael    时间: 2007-11-7 17:55



QUOTE:
原帖由 FireStallion 于 2007-11-7 16:05 发表


小小修正.GEO離地 36,000 km.但無損其他論點.

OMG, 6400km是地球的半徑....我記錯了
之前的計算開少了一次方,有錯
我重新算一算,還是停不來的....


我也在想-假設最原始的電梯建好(就是按照我們現在所想像的類型),如何在外面進行建築工作呢?
用的物料的強度如何呢?我覺得這兩點超出了我的想像了...@@||
但我相信這兩點非常值得細心研究,到底00裡面有沒有甚麼特別的設定,還是含混過去呢?

[ 本帖最后由 ryanraphael 于 2007-11-7 18:20 编辑 ]
作者: hannibal    时间: 2007-11-7 18:26



QUOTE:
原帖由 ryanraphael 于 2007-11-7 17:55 发表
我也在想-假設最原始的電梯建好(就是按照我們現在所想像的類型),如何在外面進行建築工作呢?
用的物料的強度如何呢?我覺得這兩點超出了我的想像了...@@||
但我相信這兩點非常值得細心研究,到底00裡面有沒有甚麼特別的設定,還是含混過去呢?

依然仅仅是个人妄想(自从00上映特别是LZ开了这个帖子,没事坐在办公室里就YY):

以缆线本身为整个电梯建筑的骨架,围绕电梯向外进行生长式建造(建筑设计本身也要考虑到建造时的结构需求),整个建筑本身分段设计,采取张力结构,说到底最重要的是里面的那层缆线,缆线挺得住,外面挂上去的建筑模块应该就问题不大。

另外,需要设计专用的轨道电梯外壁建造工程机械,最好可以远程控制的……顺着绳便往上爬边盖楼。
作者: BROKENWINGS    时间: 2007-11-7 18:47

我有一个愚问.想请高手解答下.
我记的以前看科谱节目时
说到一个问题.说地球上无论什么建筑还是山川.达到一定高度就会塌下来.我记得说是10KM..也就是说朱峰升高的这个位置就会自然崩塌
说是由于地球引力以及物质与物质间引力的原因.物质间引力无法承受那种高度带来的巨大压力.就像太阳由于体积和质量的原因会造成在其物质自然崩塌引起核聚变一样.会自然崩塌掉.
当然这建筑不会核聚变..
对不起.很久很久以前看的,实在是记不清了..只能记的这么多.谁能明确点知道这个原因?
如果这个是真的.天梯怎么建?
作者: hannibal    时间: 2007-11-8 10:28



QUOTE:
原帖由 BROKENWINGS 于 2007-11-7 18:47 发表
我有一个愚问.想请高手解答下.
我记的以前看科谱节目时
说到一个问题.说地球上无论什么建筑还是山川.达到一定高度就会塌下来.我记得说是10KM..也就是说朱峰升高的这个位置就会自然崩塌
说是由于地球引力以及物质与物 ...

非建筑专业的说不好,按照自己的理解。

建筑的话盖得越高,地基部分的受力越大,达到一定程度的话就超过了材料和结构本身可以承受的极限,那建筑就完蛋了(珠峰会自然坍塌倒是……),也不一定就是个定数。不过轨道电梯需要考虑的受力并不仅仅是重力本身,其整体达到了一个力的平衡,当然了其中的轨道电缆之所以选择炭纳米管也是重要的原因。




欢迎光临 机动战士联盟MSL (http://123.1.189.140:8080/) Powered by Discuz! 5.5.0