假设有个无限长的梯子,能不能直接爬出地球?
这是一个十分风趣的论题,精确的说假设有这样一个梯子,那么即便如蚂蚁爬也有一天能爬出地球!但有一点要承认一下的是,当它真实远离地球时,不管它是否原因,它的速度会逐步超越第一宇宙速度,第二宇宙速度,第三宇宙速度......一向无限挨近光速!欲知后事怎么,且听下文分化!
为什么火箭要7.9千米/秒才干飞出地球,而蚂蚁爬梯子也能爬出地球?
咱们不能脱离地球是由于遭到了地球引力的效果,比方一个50千克的成年人,他遭到的重力便是490牛顿,假设火箭要将人托举在空中,那么需求反方向施加490牛顿的推力,即可将人托举在空中坚持悬停,假设加大推力,那么能够继续坚持向上的状况一向脱离地球引力,当然这种状况下速度巨细并不重要,关键是要耐久!
但火箭一向和地球引力对立,很明显便是比较糟蹋燃料,并且火箭的比冲不高,无法长期坚持这个状况,因而就必须用另一种方法来处理这样的一个问题!早在牛顿发现万有引力之后,他就画了个脱离地球方法的草图,想必连小朋友都看得理解!
即让物体的水平运转速度发生的“离心力”和重力持平,两者彼此抵消,那么个物体就能一向坚持在轨迹上了!但地球表面有大气阻力,因而只需将这个物体在间隔地表大约几百千米的真空条件下加快到这个速度,那么理论上这个物体就不会掉下来了!
别的水平加快还有一个优点是可通过地球本身就有的一个465米/秒的自转线速度,依据核算到达“离心力”和引力平衡的速度为7.9千米/秒,减去自转速度,那么咱们只需求加快到7.5千米/秒即可,不要小看这个465米/秒的速度加成,能够节约不少燃料的!
上述两种方法,一种是在运用直接和引力对立的方法逐步脱离地球,当然只需火箭满足耐久,那么这根本就不是问题,另一种则是赶快在火箭燃料耗尽前到达与引力平衡的“离心力”速度!
而用梯子爬出去,这个道理和火箭是相同的,一个是用推力和重力对立,另一个是用结构支撑力和重力对立,异曲而同工!
为什么又说这个梯子速度会渐渐的快,一向到无限挨近光速?
首要咱们来承认一下这是一个无限长的梯子,一头固定在地球上,另一头则伸向苍茫的太空,那么按地球自转的速度,在哪里会超越第一宇宙速度呢?
梯子高度为:102262.798千米处,自转线速度超越7.9千米/秒
梯子高度为:147641.055千米处,自转线速度超越11.2千米/秒
梯子高度为:232391.682千米处,自转线速度超越16.9千米/秒
梯子高度为:4125296124.942千米处,自转线速度无限挨近光速
41.25亿千米,大约27.5天文单位,海王星轨迹方位不到一点,当然咱们我们都知道它不或许超越光速,有许多要素限制着它,比方结构强度等,而质增效应则直接盖了一顶大帽子!
所以从理论上看,从这个梯子爬出去并不是什么大问题,但在没有速度的情况下或许还真爬不出地球,由于地球本身就在自转,假设一个不自转的天体倒有或许完成,但从天体构成理论上看不存在不自转的天体!
太空电梯便是这个无限长的梯子一部分
科幻小说《三体》中就存在这样的太空电梯,并且存在理论上制作这种电梯的或许,仅仅现在还未找到这种超高强度的资料,比方高强度钢材只能坚持11千米左右不被本身拉断,而纳米资料好像能够挨近上万千米,但制作太空电梯的材资料强度至少要到达10万千米不被本身拉断,这是一个超级应战,未来是否能完成这是一个未知数,但至少在理论上是可行的!
关于太空电梯的最新消息是日本静冈大学在2018年开发的迷你版测验模块,搭载在卫星上开始测验,当然这种纯粹是某个部分的技能验证罢了,而不是真实的太空电梯测验,虽然看起来遥遥无期,但好像还有组织在为此研讨!
更急进的地球之环超级方案
发射总数高达26478992个舱段组成地球之环,如小图所示,中心稀有根地道与地上连续,成为进入太空轨迹舱之间的衔接通道,当然这个到CG图也就算了,究竟这个要求比起惯例的太空地道来或许难度将添加几个数量级!