回到六十年代为国家添砖加瓦 第331章 研究太空电梯方案

本来航天员的身体酥就比普通人强，注射了基因改造液的宇航员身体素质更是得到显着性的提升。

第一批登上月球进行长期工作的航天员名额是八人，现在有十三个达标，也就不用担心人员不够，下一批宇航员人选可以在培养。

其他没有基因属性的宇航员虽然不能使用基因改造液，但是可以使用体质增强剂，而且一直使用也有可能达到基因改造液的效果，到时候，他们也有机会登陆月球进行长期驻扎工作。

宇航员训练中心那边已经调整了宇航员训练计划，会给宇航员布置更多模拟月球环境的训练。

唐欣也已经把基因属性检测器送去了宇航员训练中心，选拔成为宇航员后再进行基因属性检测，再向唐欣申请注射使用基因改造液。

为了拿到使用基因改造液的名额，知道消息的军队大佬可是抢疯了。

体质增强剂的药里有好几种使用的都是名贵中药材，而且要连续使用三年才能让身体体质数值稳定下来，也不是每个战士都能使用的，只有特种部队和边防官兵才能使用。

这些都不是唐欣操心的事情了，她现在正忙着研究怎么解决月球基地里没有引力的失重感，研究怎么才能让宇航员在月球上正常行走。

跟随唐欣一起进行减小宇航员在月球上的失重感实验的研究员觉得院长这个研究挺奇怪的，“院长，能飘着走不是更舒服，为什么想着跟蓝星上一样正常行走？多累啊！”

唐欣道，“一开始也许觉得新奇有趣，时间久了难免会对宇航员的精神身体造成影响，不过这个实验并不难。”

确实有很多人的梦想是自由自在的飞翔，但当人在外星上只能飞行不能走的时候，大家的梦想恐怕也会相反，大概是想自由行走吧！

不久之后，唐欣就研究出了一种建造月球住宿基地的特制材料GT1.0，在月球基地内部铺设这种材料可以使屋内拥有蓝星一样的引力。

不仅可以使宇航员在屋内直立自由行走，只要在那面的看墙上浇浇水就可以在阳光下进行光合作用释放氧气，。

研究这个项目的研究员都不敢相信他们能研制出这种功能的材料，小孙不可思议的自言自语，“这真的是我们造的？”

小张掐了一下小孙的胳膊，然后问他，“疼不疼？”

小孙疼的一哆嗦，同时朝小张叫嚣了一句，“我艹~好你个嚣张，你怎么不掐你自己啊，都掐紫了！”他抬手摸着刚刚被掐的地方，真是疼死他了。

“这话是你问的，我不掐你掐谁啊！”小张暗笑着吐槽起小孙。

小孙无语的瞪了他一眼。

月球住宿基地需要的各种技术都已经研制成功，现在只差运输方案。

为了拿出更好且个人那个节约成本的运输方案，唐欣嘻哈几大家开会进行商讨，

最终还是唐欣决定使用组合方案，中途使用两次中转，然后用太空电梯运输更多材料。

但是大家对太空电梯并不了解。

确实，唐欣在提出这个方案的时候，大家都懵了。

参与这次会议的研究院还以为耳朵出问题了，“太空电梯也太科幻了，太空还能安装电梯？”

唐欣面无表情的看着大家，给参与这次会议的研究院解释了一下太空电梯是何物，“太空电梯是一种无需使用火箭即可将物体从地球表面提升到外太空的概念性航天运输手段。

使用一根非常坚固的线缆，从蓝星表面延伸到蓝星同步静止轨道公里的高度，

并使这条线缆所受引力与绕蓝星同步自转所需的向心力相等，

从而使线缆保持张力并固定在蓝星上的一个位置上。

使用者从地面就可以将有效载荷连接到这条线缆上，

并通过机械方式将载荷提升到太空，

太空电梯的优势包括有可能大幅度降低发射成本，促进近蓝空间的开发。

从地面到蓝星同步轨道的空中电梯是一个潜在的太空大规模运输系统，

创建一个完整的内太阳系运输基础设施，减少对火箭系统的使用。

同时为蓝星输送电力，减少环境污染。

不过太空电梯也面临巨大成本、材料科学、外太空垃圾等环境威胁等方面的挑战，这就需要大家一起来研究解决。”

大家就唐欣的介绍思考着，然后就听底下的一个研究员问道，“这个想法是挺好的，可是我们完全没有研究方向，院长觉得我们应该从什么方面开始？”

唐欣提出了技术难点，“太空电梯的最大技术限制来自于对材料提出的极高性能要求，其抗拉强度需要达到100GPa。

可能需要的材料包括碳纳米管和碳纳米线，

但是其加工难度极高，生产出连续的、长达上万公里的碳纳米材料依然是无法做到的。

此外太空电梯轨道配重也是另一大难点。

需要在太空电梯的顶点建造一个巨型空间站或者直接捕获一个小行星。”看过唐欣给的文件，曹老开口说道，“院长的研究方案涉及到电梯的重力和离心力平衡、长度和质量……”

“是的，太空电梯与传统的类似高塔的结构不同，

因此太空电梯是一种通过各种力互相支撑达到平衡的结构，

也就是太空电梯的重力和太空电梯绕蓝星旋转的离心力取得平衡。

要维持一个太空电梯平衡的状态，这个电梯系统的质心应该位于蓝星同步轨道的高度。

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×50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。

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