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第二十六章 太空电梯（第1页）

2037年10月23日中国海南SY市，一号太空电梯基地。

覆盖了大约5公里长、3公里宽的区域，一号电梯基地是一座平坦而坚硬的水泥大坝。从远处看，它就像一个大型的机场。在基地的一侧，堆叠着按直径2公里标准整齐堆放的碳纳米管。在这碳纳米管围成的圆形中央，两艘飞船静静地矗立着。每艘飞船都配备有6台发动机，它们喷出淡蓝色的火焰，火苗短小，处于待机状态，随时准备出发。其中一艘飞船的底部连接着那根碳纳米管的一端。

围绕太空电梯场地的高地上，熙熙攘攘的人群簇拥着，他们中的一些人用手机，一些人带着相机，更有许多专业的记者和摄影师们，他们的设备正紧盯着两艘飞船。苏一菲他们也出现在现场，进行着直播，她正热情地讲述着。

场地另外一端的指挥大厅，李委员坐在指挥席，小周和老爱也来了，他们的座牌上是“发动机”三个字，整个大厅座无虚席，看他们的座牌还有“碳管”、“飞船”、“行星”、“通讯”、“保卫”、“比邻”、“材料”等等。

随着大屏幕上的倒计时悄然结束，李委员一声令下“起飞”，只见两台飞船的发动机火焰慢慢拉长，飞船慢慢离开地面，其中一台拖着长长的“尾巴”，垂直向天空飞去，几分钟后，就看不见飞船了，只见那地面上的碳纳米管一圈圈的减少。

中央电视台一套和十套正在进行现场直播，特邀嘉宾包括高中物理教师、飞船制造专家、核聚变发动机专家、太空电梯专家以及行星研究专家。主持人宣布：“我们首先请BJ师范大学附属中学备受尊敬的物理教师戴老师向大家阐述太空电梯的基本原理。

在演播室的中心，戴老师示意两位工作人员将一架看似大钟的实验装置抬到台前。这架装置的直径约有一人高，引人注目的是那根指针，其末端挂着一个闪闪发光的金属球。戴老师开始解释道：

“这是我亲手打造的一款测量离心力的设备。它的核心构造是一个独特的指针，这个指针其实是一个可以伸缩的圆管，在圆管内穿着一根牵引绳。在前面，这个金属小球实际上是由这根牵引绳牵引着。当指针带动金属小球旋转时，牵引绳所承受的力量主要是由小球的离心力产生。在牵引绳的另一端，我们安置了一个拉力测量器。这个测量器可以精确地测量并显示出拉力的大小，让大家一目了然。”

戴老师开始操作实验设备，指针和小球随之转动。他提出问题：“离心力和哪些因素有关呢？我先按每秒钟10圈的速度，请大家注意这个显示器。”

显示器原先显示为23，戴老师将转速提高到每秒钟20圈时，显示器显示为92。当速度进一步提高到每秒钟30圈时，显示器显示为207。

戴老师讲道：“我相信大家已经注意到一个规律，如果你再进行更仔细的计算，就会发现离心力与转速的平方成正比。”

戴老师停下实验装置，一边操作一边解释：“我现在将指针长度增加一倍，也就是旋转半径增加一倍，我们再关注离心力的变化。”

随后，戴老师启动了实验装置并说到：“我现在还是按每秒钟10圈的速度进行旋转，请注意离心力是多少。”显示器上显示出46。然后，戴老师继续尝试了每秒钟20圈和30圈的旋转速度。

试验做完了，戴老师来到屏幕前，说到：“我们把这个一秒钟转10圈这种表示方法叫角速度，也就是说，角速度一定，绳子越长，则离心力越大。我们来看看这个太空电梯模型，我们的太空电梯的绳子一端系在地球上，另外一端在高空，太空电梯的旋转角速度同地球一样，都是24小时一圈，越往高空，相当于绳子越长，离心力就越大，大家都知道，我们还受到万有引力的影响，而万有引力好理解，离得越近引力越大，相反，离得越远，则引力越小。”

戴老师滑到下一张图片，说：“来看看我们人站在地面上，由于我们离地球很近，所以我们的向下的引力很大，向上的离心力较小，相抵后，我们受到的力是向下的，所以我们被牢牢地困在地球上，如果我们往上走，那么我们受到的引力就会减小，离心力就会增加，我们受到向下的力就会减小，那么能不能减小到零呢？当然可以，当我们上升到3万6千公里时，两个力就相等了，我们受到的力就为零，我们就可以固定在这个位置，这就是我们所说的同步卫星轨道，我们很多的卫星都在这个高度。”

戴老师又展示了一张图片，并提问道：“如果我们继续上升，会发生什么？答案是我们所受到的离心力会超过引力，我们将朝上飞去。由于我们的太空电梯是从地面一直延伸上去的，如果我们只到达3万6千公里的高度，虽然这一高度的绳子不会往下掉，但下面的绳子会受到向下的力，因此绳子会向下坠。解决方案显而易见，那就是继续向上攀升，以使整根绳子受到一个足够大的向上的力，这样它就不会往下掉了。我们这个电梯的最高点是6.6万公里。但仅靠绳子的向上力量还是不够的，因此在6.6万公里的高空中，我们需要一个足够大的配重。”

讲完后戴老师回到座位上，主持人说：“不愧是全国著名的物理老师，我这个最怕物理的文科生也听懂了。”

主持人：“现在请核聚变发动机专家，来自国家一号实验室的张博士来讲讲发动机的相关情况。”

张博士：“核聚变发动机可以说是人类的又一次工业革命，是人类移民计划中最重要的环节，它不仅解决了人类的能源问题，还使太空飞行成为了可能，我们同常规火箭发动机做个对比吧，土星5号是人类制造的推力最大的火箭，单台推力3400吨，而自重就有2300吨，关键是只能飞行几分钟，燃料就消耗完了，目前我们这两艘飞船，每台都配有6台小型核聚变发动机，就这小型发动机每台自重只有30多吨，单台的推力就达到1000吨，加起来就是6000吨，整个飞船的自重只有500多吨，而它的燃料够用好几年，当然还可以多带，只是没有必要。”

主持人：“这么小个发动机就有那么大的推力？”

张博士：“是的，不过，要实现移民，这个还是小了，我们正在制造5万吨推力的发动机，这是我们移民计划的主力发动机，每台功率就相当一个大亚湾核电站，这就是核聚变的威力。”

主持人：“还准备造更大的吗？”

张博士：“暂时没有，这已经是我们现有材料的极限了，理论上可以造无穷大，但我们需要更高强度的材料。”

主持人：“要早点制造出来就好了，也不至于为了能源打了那么多的战争。”

张博士：“还有的为了土地打得你死我活。”

主持人：“哎，不说这个了，下面请太空电梯专家林教授给大家介绍一下我们今天的主角吧。”

林教授：“今天的主要任务是把第一根碳纳米管拉到空中，每根碳管最细处的直径为2厘米，最粗处的直径为2.4厘米。”

主持人：“还不一样粗？”

林教授：“对，正如刚才戴老师讲的，整个绳子各点的受力是不一样的，受力最小的点，就是离地面最近的点，受力最大的点，就是3万6千公里处的同步轨道点，所以，这个点的碳管是最粗的，每根碳管总长6.6万公里，大家可以看到现场堆放了那么多一圈一圈的碳管，这只是一根。每根碳管扣去自重后，还可以承受5000吨的拉力，但我们要求实际拉力不准超过2000吨，也就是说，有2.5倍的保险系数。”

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