发信人: tmg@bbs.ee.ntu.edu.tw (kuso 烟酒生), 看板: astronomy
标  题: Re: [新闻]太空电梯 咻地把人送上星星
发信站: 台大电机 Maxwell BBS (Wed Sep 17 01:52:15 2003)
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为何太空电梯在这个时刻才变成有实现的可能性？

这是因为材料科技的进步，尤其是碳奈米管的发展使这件事变成有可能性
原因无它，因为使用其它的材料，都没有办法承受如此巨大的张力

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我们已经知道，整条缆绳在同步卫星轨道处的张力为最大
换句话说，如果材料无法在同步卫星轨道处仍然保持不断裂，那什麽事都别玩

到目前为止的几种材料，除了碳奈米管之外
如果使用钢缆或碳纤维，都无法承受在同步卫星轨道处的巨大张力
（当还存在其它材料，但，都有一卡车的限制条件）
这个严苛的条件，也说明了为何在过去这件事只流於科学家笔下的梦想而已

假设缆绳的质量分布是均匀的
我们可以计算在同步卫星轨道处所受的拉伸压力为
P = ρω^2 (R2 - R1)^2 (R2/R1 + 1/2)
其中ρ为材料密度，ω为地球自转角速度
R1为地球赤道半径，R2为同步卫星轨道与地心的距离

我们拿几种常见的材料来比较：
        钢缆：ρ = 7.8 g/cm^3，最大可承受拉伸压力 P_max = 4.0 x 10^8 NT/m^2
      碳纤维：ρ = 1.8 g/cm^3，最大可承受拉伸压力 P_max = 2.5 x 10^9 NT/m^2
单层碳奈米管：ρ = 1.3 g/cm^3，最大可承受拉伸压力 P_max = 1.5 x 10^11 NT/m^2

如果以钢缆为缆绳，计算得到在同步卫星轨道处的拉伸压力为
9.5 x 10^9 NT/m^2 > 4.0 x 10^8 NT/m^2，当场爆断ｘｘｘｘｘ

如果以碳纤维为缆绳，计算得到在同步卫星轨道处的拉伸压力为
2.196 x 10^9 NT/m^2，虽然比最大可承受拉伸压力小
但太过接近了，一方面安全系数不够高
二方面运输时所产生加速度很容易使缆绳所受张力超过最大值

而以碳奈米管为缆绳时，在同步卫星轨道处的拉伸压力为
1.586 x 10^9 NT/m^2，比最大可承受拉伸压力少了整整两个数量级
换句话说，由於碳奈米管的可承受拉伸压力变态地高
所以，根本不用耽心缆绳承受不了巨大的张力而断裂
可以随心所欲任意操它摧残它......

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世界□赛後日韩联合记者会：
日:我们拿到第四名比你们第六名好        韩:今年亚洲□我们亚军比你们季军好
日:我们只被陈金锋打两支安打，你们四支  韩:我们只被陈金锋打一支全垒打，你们两支
日:我们只被张志家5K，你们被12K         韩:我们打出六支安打，你们只有五支
日:我们只被中华队得三分，你们被得五分  韩:我们从张志家手中得一分，你们被完封
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