太空电梯离我们还有多远？碳纳米管说了算！

太空电梯离我们还有多远？碳纳米管说了算！

引用

中国科技网

等

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来源

1.

https://www.stdaily.com/web/gjxw/2024-11/30/content_266489.html

2.

http://www.imr.cas.cn/xwzx/kydt/202407/t20240724_7235029.html

3.

https://www.sohu.com/a/803256627_163278

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https://blog.csdn.net/m0_57702748/article/details/139089408

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https://wap.eastmoney.com/a/202502053311048561.html

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https://new.qq.com/rain/a/20240606A037YL00

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https://zh.cn.nikkei.com/columnviewpoint/column/56247-2024-08-16-05-00-23.html

8.

http://www.zgjx.cn/2024-10/31/c_1310786891_2.htm

太空电梯，这个科幻小说中的经典构想，最早由俄罗斯科学家康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基提出，随后在阿瑟·克拉克的小说中得到详细描述。近年来，随着碳纳米管技术的发展，这一构想正逐步从科幻走向现实。

太空电梯的核心挑战在于找到一种既轻便又足够强度的材料来制造缆绳。碳纳米管以其卓越的机械性能成为最理想的候选材料。近期，中国科学院金属研究所团队在碳纳米管纤维制备方面取得重要突破，实现了高取向度和高致密度的双壁碳纳米管纤维制备。这种新材料的电导率达1.1×107S m-1，载流量达8.0×108A m-2，抗拉强度达1.65 GPa，比电导率和比电流容量分别是铜导线的86%和3倍。

尽管碳纳米管技术取得了显著进展，但太空电梯的全面实现仍面临诸多挑战。日本大林组早在2012年就提出了雄心勃勃的太空电梯计划，目标是在2025年开工，2050年完工。然而，时至今日，该项目仍面临重重技术障碍。

大林组的太空电梯设计方案包括在赤道海面上建立“地球港”基地，通过碳纳米管材料制成的线缆，连接位于不同轨道高度的太空设施。按照计划，从地面搭乘时速约200公里的“升降机”，经过1周左右即可到达静止轨道。

然而，最核心的挑战在于线缆材料的制备。根据大林组的计划，需要制造一根长度达到9.6万公里、分子与分子之间相连的单根碳纳米管。目前的技术水平仅能制造出不到1厘米的符合要求的碳纳米管，距离实际需求相差甚远。

此外，太空电梯还面临空间碎片撞击、强宇宙辐射、剧烈温差、大气层内极端天气等多重挑战。为确保太空部分与地面部分保持同步，需要将其建立在赤道上，这又带来了交通运输和安防等方面的复杂问题。

尽管面临重重挑战，但太空电梯的前景依然令人期待。一旦建成，它将彻底改变人类进入太空的方式。传统火箭发射成本高昂，每次发射耗资动辄数亿美元。而太空电梯可以将货物运送到太空的成本降至每磅57美元，远低于常规运载火箭的成本。

专家预测，太空电梯的实现至少还需要25年时间。这不仅需要材料科学的进一步突破，还需要解决众多工程技术和系统集成问题。但随着全球科研机构和企业的持续投入，这一革命性交通工具最终有望从科幻走向现实，开启人类探索宇宙的新纪元。