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2050年,日本要让人类乘坐太空电梯直达宇宙

时间:2021-10-12 08:53来源:客觀日本 作者:大越优树

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上一篇:日本2021上半年房地产交易规模约2.5兆日元,未来房产投资有哪些值得关注?

导读:MK房产投资 公众号ID:mkjapan1117 关注 日前,日本不动产研究所发表的《不动产交易市场调查》( 2021年上半年 )结果显示,2021年上半年日本不动产交易市场规模约2.5兆日元,新冠疫情发生后 不动产市场呈持续活跃的状态 。 图源:yahoo japan 日本不动产在2

  

日本建筑商大林组为实现从地球向太空运送人员和物资的 “太空电梯”,目前正在验证使用的缆绳材料。此前已确认碳纳米管(CNT)长期置于大气层中会受到损伤,因此目前正在验证利用金属和硅保护CNT表面的的技术,预计2021年内就能获得结果。如果确认不会受损,那么使用CNT材料便有了眉目,距离目前提出的 “2050年投入运行” 的目标就会更近一步。


如果太空电梯能成为现实,那么就可以用缆绳往返于地球和太空之间(图片由大林组提供)


太空电梯的设想是利用长9.6万公里的缆绳连接地球和太空。带轮子的轿厢(Climber)升降机,将沿着穿过大气层的缆绳运送物资和人员。


实现太空电梯的最重要因素之一是缆绳材料的选择。候选材料是强度约为钢铁数十倍的CNT。即使需要支撑9.6万公里的长度,也只需厚1.38毫米、宽4.8厘米的CNT缆绳。


自2015年以来,大林组一直在验证将CNT放置在太空中1~2年的影响。2018年发现,在国际空间站(ISS)的日本实验舱“希望号”所在的地表上空400公里附近,CNT会被原子状态的氧破坏。


另外还发现,CNT不受辐射的影响。由于原子状态的氧仅存在于地表上空约500公里内的大气层中,因此大林组的高级总工程师石川洋二指出:“在更高处使用CNT则没有问题。”


为了确保CNT能够在大气层中使用,大林组目前正在调查使用金属和硅保护表面的CNT置于大气层中的情况。金属的特点是保护性能较高,而硅的特点是重量较轻。大林组正在确认损坏的程度,以便判断哪种材料更适合用于太空电梯。


为了实现太空电梯的建设,就必须解决开发超长CNT等课题,大林组公关室表示“日程非常紧张”。但是,2012年发布的太空电梯计划并没有改变。按照计划,首先将建造用在地面上的固定缆绳,最终由此建造往返于地球和太空的升降点基地。预计2025年后在赤道附近的海上开始动工建设。


太空缆绳预计从2030年开始建造,为期大约19年。太空电梯将从重力和离心力相互平衡的3.6万公里处开始上升。首先将发射宇宙飞船铺设作为基础的第一批9.6万公里的缆绳。然后,将用于建设的小型电梯从地球升空,加固缆绳。


完成缆绳的建设后,将用大约1年的时间建设宇宙空间站,最快的目标是2050年投入运行。将升降机安装到缆绳上后,利用电能以时速200公里的速度移动。升降机是由直径7.2米的6节轿厢组成,总长度为144米,定员30人。


由于移动的距离太长,利用电池驱动电梯比较困难。将利用“太空光伏发电”技术,即利用太空中铺设的光伏电池板发电,然后利用电磁波向远方传输电力。因为在太空中不会受到季节和天气的影响,所以可以24小时持续发电。


太空旅行将变得简单


太空电梯的设想最早是俄罗斯的一位科学家于19世纪提出的。1960年,前苏联的一名学生提出了从3.6万公里的高空向地球修建铁塔的想法。


太空电梯的设想与未来前景
1960年前苏联的一名学生提出从3.6万公里的高空向地球修建铁塔
1991年就职于NEC的饭岛澄男发现碳纳米管(CNT)。太空电梯将其作为缆绳的候选材料
2012年大林组发布太空电梯设想
2015年大林组开始评估将CNT长期置于太空中的影响
2025年以后开始建设太空电梯
2050年以后开始运行太空电梯


太空电梯的魅力之一是可以削减运输成本。建设费用预计约为10万亿日元,但建成后可以高效大量运输。大林组的高级总工程师石川介绍说:“(利用太空电梯)每公斤物资的运输成本为数万日元,远远低于目前运输成本约为100万日元的火箭等”。


作为用途,备受期待的是为期2~6周的太空旅行。在3.6万公里之外的空间站,可以完成在地球上不可能完成的动作,例如在无重力的环境下连续翻筋斗等,还可以遥望地球和无数的星星。


利用太空电梯与地球同步自转的特点,还可以运用掷链球的要领,将宇宙飞船和物资等运送到其他行星上。从距离地面5.7万公里的高处投掷可以进入火星轨道,从9.6万公里处投掷可以进入木星和小行星的轨道,这将有望加速探索和利用太空资源成为可能。


目前,海外也在致力于太空电梯的建设。美国的研究人员等组成了联盟,正在推进开发。


日文:大越优树、《日经产业新闻》,2021/10/01
中文:JST客观日本编辑部

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