李水旺新一期視頻:
我們講了太空電梯和軌道環,這是兩種非常棒的方式,能以當前每磅成本的零頭,將大量貨物送入太空。
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現在這兩者本質上都是介紹性內容,好讓我們繼續探討更宏大、更酷炫的事物。
我們想先弄明白,我們最初是如何進入太空的,以便建造所有這些酷炫設施,並把人們送往這些設施或從這些設施接回來。
但這兩者都有兩個缺點:我們目前還沒有真正足夠堅固的材料來建造太空電梯,而且所有驗證工作的成本都極其高昂。
所以在繼續之前,我們先來看看另外幾種能幫助我們最初進入太空的巨型結構。
第一種是天鉤,你可能從未聽說過,但實際上你對它非常熟悉。
傳統的太空電梯是天鉤的一種,被稱為同步天鉤。
這是在我們找到能讓太空電梯成為可能的超強材料之前的設計,而它隻是天鉤的一種類型。
天鉤的概念相當簡單:一根纜繩,並非從地球表麵一直延伸到地球同步軌道上方,而是從高軌道垂降至大氣層正上方。
然後飛行器飛上去,鉤住纜繩,就可以向上攀爬至更高處。
更重要的是,雖然天鉤的底端相對於地麵在移動,但其移動速度比通常在該高度軌道運行的物體要慢。
因此飛行器無需飛得那麼快就能鉤住天鉤。
但這到底是如何運作的呢?
簡單來說,它利用的是軌道速率隨高度變化的原理。
你離地球越遠,軌道運行速度就越慢,無論是實際速度還是完成一圈軌道所需的時間。
為了說明這一點,我們假設有三顆發光的衛星,處於不同高度:
一顆紫色衛星,就在大氣層正上方;
一顆紅色衛星,高出數百英裡;
第三顆藍色衛星,高度大約是紅色衛星的兩倍。
你可以看到,紫色衛星的運行速度比紅色衛星快,紅色衛星又比藍色衛星快。
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對於天鉤而言,它的頂端和底端跨越極長的距離,數百甚至數千英裡,隻要材料能夠承受即可。
由於天鉤橫跨所有這些軌道卻保持剛性,它的運行速度不會像低軌道物體那樣快,也不會像高軌道物體那樣慢,而是介於兩者之間。
因此,天鉤的底端移動速度遠低於該高度的正常速度,而頂端移動速度則遠高於正常速度。
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