第331章 研究太空电梯方案 (第2/2页)

提高质心的手段就是增加配重或者大幅度延长系统的长度。”

“如何算出太空电梯的长度和质量？”老关问道。

“在太空天梯的结构上，在处于蓝星同步轨道高度的的部分，重力和离心力相等，

因此两端的张力也必须相等以实现平衡。

对于低于蓝星同步高度的结构，重力超过离心力，

因此为了实现平衡，

电梯的结构张力从地面到蓝星同步高度的高度而增加；

对于高于蓝星同步高度的结构，

重力小于离心力，

因此电梯结构张力从蓝星同步高度到最顶端应该逐步减少。

因此这个太空电梯的结构就是地面张力为零，在蓝星同步高度达到最大值，然后在顶端再次降至零。

由此可以算出要达到这样一个状态，太空电梯的长度应该是公里。

如果这个电梯由钢制成，

其密度为每立方米7900公斤，

最大应力达到382 Gpa，

超过了钢的抗拉强度60多倍。

如果使用碳纳米管作为太空电梯的缆索，

假设其密度为1300公斤每立方米，

整个缆索的长度为公里，

设计为平均厚度为1微米的带状缆索，

宽度从地面水平的5厘米增加到蓝星同步高度的11.5厘米，

那么电梯缆索的总质量为97.7吨，

相应的配重质量为52.7吨。

但是为了应对太空中微流星的撞击，

电梯材料的形状应该是大宽度以及窄厚度的带状环氧树脂-纳米管复合材料，

其中60%为碳纳米管，

40%环氧树脂。

为了进一步减少电缆中环氧树脂组分的质量，

可以使用交替的复合材料和裸露纳米管组成的区段进行构建。

这将使得复合电缆的质量中环氧树脂占比不到2%。

研制出的缆绳所需的最小纳米管长度约为4毫米。

目前的技术已经能够以120微米\/小时的速率生产出几平方厘米的平行、紧密排列的长度为50微米的纳米管。

另一种生产工艺在不到30分钟内生产出了一个尺寸为10毫米x50毫米的纳米管纠缠网络。

现在碳纤维符合材料技术成熟，太空电梯所需的碳纳米管也并非不可能研制出来。”

唐欣不仅介绍了用其他材料制作太空电梯的缺点，也给出了太空电梯所需的具体材料。

心算能力好的老孔很快得出了具体数据，“按照院长所说的数据，我们首先要研制一根总长为11.7万公里长的纳米管带，

蓝星端为5厘米宽、1.5微米厚，

而蓝星同步轨道端为15厘米宽、1.5微米厚，

总质量为5吨。

能够承受132公斤的爬升器。”

唐欣看着老孔和曹老，对他们道，“既然大家都了解了，接下来的实验就交给你们了。”

若是一开始收到这个任务，他们肯定是一头雾水，但是院长给了详细方案，他们也不是一无所知，对眼睛这个项目还是有点信心的。

曹老道，“院长都已经把方案说的这么清楚了，我们当然也不能掉链子。”

“院长，你可不能直接当甩手掌柜，我们需要你的指点。”老孔也不客气，他知道这个项目不能少了院长，否则项目研究的成功率直接少一半。

“放心，我也会继续研究，有什么进展，我都会跟你们分享实验数据。”唐欣觉得能力越大的人，要操心的事情就越多，虽然累了点，但是她并不后悔，这辈子选择进入科研行业，她觉得值得。