我的超级黑科技帝国 - 第482章 太空电梯

    所以说将来会建造太空电梯，无论是从省时省力的角度来说，还是其庞大的，可以用吨这个单位起步的运载量，以及大批量的运送人员上太空，这种优势是普通的太空战机无法相比的。
    所以太空电梯这种东西，会在将来逐渐被淘汰，但是对于目前而言，确实是一种必需品。
    而太空电梯的主要难点和解决方案，在过来这里之前，起源已经给出了一套合理的解决方式。
    首先是地面站，地面站的建设难点在于选取地址，缆索的固定以及在海面进行施工。
    首先地面站应该是建设在赤道智商的，选址的气候应该要满足常年风力低于2级，无积雨云等可产生雷暴的云层聚集，原理各种气压带和季风环流。
    除了气候之外，还要考虑到缆索断裂的极端情况发生，所以地面站的选址应该是远离人类聚集的地方，就好像是飞机场一样，一般都是建设在郊区，除了噪音等问题之外，最主要的就是要避免飞机故障和失事对居民区所带来的损害。
    而且这一块地区的地壳应该要比较稳定，质地坚固以便足以固定缆索，远离地震。
    有不少的资料认为，位于日照线以东，美洲大陆以西的赤道就是比较合适的选址，而地面站所要提供的轴向拉力用来固定和维持长达36000英里，甚至是更长的配重物缆索，而缆索埋线深浅度有着非常高的要求。
    同时地面站还参与分担应力和摆动，同时地面站还需要更高高度的塔结构来使得缆索保持竖直。
    所以为了满足上述的要求，大唐科技需要建造一个超高的塔楼作为锚，这个塔楼的这整体高度最少要有480米，一部分用来在海面下用于固定锚，另外一部分用来应对缆索的应力和摆动，实际在施工的时候，可以根据情况合理的分配地上和地下的高度。
    在海中进行施工作业这个问题，难度其实并不大，因为“南天门”计划就是在太平洋海底进行的施工和组装，对于在海洋之下的作业，智能机器人完全可以胜任这个任务。
    所以起源在通过比对全球的水文数据和地质数据，准备选取一块海床质地合适，并且比较稳定的地方。
    同时地面站为了维持本身的结构，应该最少要有2km以上的面积，这可以通过填海来实现，较大的面积可以满足其作为一个空地交通枢纽配置海港，空港甚至是路桥等交通设施，并且在周围设置配套的城市来满足载荷或者是乘客所需要的各种服务要求。
    所以目前是需要一块海水深度较小，同时海床质地坚硬，可以提供足够拉力来拉住缆索，防止其直接飞出去。
    另外一点，就是缆索的问题。
    缆索是太空电梯最为重点的一个结构，它需要具有较大的半径，同时需要极高的强度和耐腐蚀性，同时要具有抗剪切以及抗疲劳性，其难点在于如何承担应力，而且要如何搭建。
    其中的一种解决方法是材料，目前已经有人选用了一种高强度，高耐热性的复合纤维作为太空电梯的缆索—pbo（聚对苯撑苯苯并双噁唑）又称之为柴隆纤维。
    这是阿美坚在上世纪80年代所生产的一种用于航天航空的符合材料，然而柴隆纤维的断裂长度只有384公里，仅仅为最低目标长度的1/100，而且成本方面也非常的高昂，可以说若是采用这种的话，将大唐科技卖了都不够的。
    而目前最有应用场景的材料，这是一种叫做碳纳米管的东西。
    碳纳米管，又名巴基管，是一种具有特殊结构（径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级，管子两端基本上都封口）的一维量子材料。
    碳纳米管主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管。层与层之间保持固定的距离，约0.34nm，直径一般为2~20 nm。
    碳纳米管的拉伸强度为118.9±4.5 gpa，断裂应变为16.41±0.22%，韧性为8.0±0.2 gj/m 3 ，材料的拉伸属于非线性弹性行为，与广泛报道的碳纳米管弹性一致。
    一条太空电梯的缆索，必须耐受大约60100gpa（吉帕斯卡）的张力，而钢大约在承受2gpa的时候就会断裂，所以碳纳米管成为了一个比较合适的材料。
    而且碳纳米管的寿命非常高，因为碳纳米管的寿命几乎与加载的频率无关，这意味着样品缺陷是瞬时形成的，裂纹扩展所需的时间可以忽略不计。
    或者说，其疲劳失效过程是突然发生的，没有渐进性损伤，不存在损伤累积过程，碳纳米管的疲劳寿命，主要取决于初始缺陷的生成时间。
    不过，碳纳米管的疲劳行为与温度有着一定的关联，较高的温度会导致碳纳米管抗疲劳能力下降，而在低温下则表现出更高的韧性。
    而地球的大气层，则是会随着高度的增加，导致保温效果不断的减弱，温度会逐渐的降低，这一特性可以说是很完美的符合碳纳米管的疲劳行为。
    而目前的碳纳米管还并没有能够投入使用，而且最长的碳纳米管也只能生产出来50厘米，距离可以实际使用甚至是制造的线缆是远远不够的。
    所以叶凡也打算投入一笔资金，进行对碳纳米管相关的行业进行研究和开发，再在系统中兑换相关的科技，出成果也只是时间的问题。
    太空电梯的计划，定然是要放在“南天门”计划的浮空城市之后的，也就是说等到三期工程完毕之后，做好相关的生命维生系统，浮空城市则是可以直接飞上太空，成为一个世界上有史以来最大的空间站。
    所以在这个时候，再在太空展开关于太空电梯的安装，例如最先安装同步轨道站，再将缆索垂下去，再搞地面站等工程。
    在实际上，通过计算也可以得知，质量均匀分布的时候，最大的应力是集中在同步轨道站这个地方的，也就是说，如果缆索全部都采用相同横截面的话，前半部分的材料能力将会被大大的浪费掉。