吳柏賢
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« 回覆文章 #7 於: 2012-02-22 22:29:22 » |
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我簡單說明一下 太空電梯的第一要點就是必須要在地球同步軌道上蓋一個大型的太空站 先解釋一下什麼 是地球的同步軌道
人造衛星的最低高度是幾百公里 幾百公里~ 2000公里以下 是低地球軌道 2000~3萬5786公里之間的是中地球軌道 地球赤道之上3萬5786公里軌道處 是地球同步軌道 地球同步軌道之上 但是還是繞地球轉的軌道就統稱高地球軌道
距離地球幾百公里的衛星繞一圈只要90分鐘 (遠遠快於地球自轉的24小時) 距離地球遠一點的衛星,因為距離遠,受到地球的重力較小,同時軌道又比較大圈,所以該衛星繞一圈的周期會比較長
衛星距離地球越遠,繞地球一圈的周期越長 只要知道這個道理,就可以想像當衛星距離地球遠到一個特定的距離時(3萬5786公里)該衛星繞地球轉的周期 跟地球自轉週期一樣都是24小時 這樣神奇的事情就發生了,從地球上看的到該衛星的那一面 看那個衛星,該衛星就會停在那個位置不動,而不是像一般的衛星常常會跑到地平面之下
那樣的話我們就可以在地球的同步軌道上蓋一個大型的太空站,當成我們進出太空的機場,同時再從那裏放下一條長約3萬6千公里長的繩索 來連接地面, 因為該太空站是放在地球同步軌道上 所以放下來的繩索就會連接到地面上同一個點(如果太空站不是放在地球同步軌道上 太空站繞地球轉的速度跟地球自轉的速度不同 那放下來的繩索就會在地面上繞圈圈,太空電梯就別蓋了) 一旦太空站 和 繩索完成 電梯就可以爬那條約3萬6千公里長的繩索到那個太空站去,這就是太空電梯
稍微解釋一下背後的物理原理 1.電梯不會掉下來的原因是因為他是爬那條繩索上太空的,有東西可以抓就不會掉下來,也不用像火箭一樣在升空時燃燒大量燃料 2.那個太空站不會掉下來的原因是因為他在距離地球夠遠的地方 用夠快的速度繞地球轉(這就是一般衛星可以繞地球轉的原因) 3.那個太空站不會被電梯 和繩索拉下來的原因是因為在地球同步軌道之上一點點的地方要放平衡槌,抵銷繩索和電梯的重量
稍微解釋一下平衡槌的原理,在地球同步軌道之上的位置,因為距離地球較遠,所需要的軌道速度較慢,你如果說用比較快的速度(就是地球同步軌道的速度)在比較遠的軌道上 正常狀況那衛星會往外飛的,因為速度太快了,但是在這裡 我們用繩索把那個平衡槌拉住,不讓他往外飛,而他本身想要往外飛的力量 剛好跟地球重力相反,我們就用這股力量來抵銷 繩索和電梯 想往下拉的力量,達到平衡 所以叫做平衡槌
4.必須要用碳奈米管的原因是因為他夠輕夠堅固,如果用鋼鐵的話 3萬6千公里長的鋼索已經重到他沒辦法支撐自己的重量 鋼索一定會斷的 5.必須要放在地球同步軌道上的原因我前面就說得很清楚了
小弟我粗淺的解釋 希望對你有幫助 有問題可以提出來再討論
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