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真空管道运送磁悬浮列车上太空原理是什么?

2012-03-13 22:16:49 本文行家:莫刚

美国约翰斯·霍普金斯大学的科学家提议建造一种名为“Startram”的太空发射系统,利用1600公里长的真空管道和超导电缆将磁悬浮列车送入低地球轨道。使用太空列车向轨道运送货物和人员的成本远低于火箭,区区5000美元便可让太空迷圆太空游梦想。

真空管道运送磁悬浮列车上太空

美国科学家提议建造的Startram太空发射系统,利用真空管道和超导电缆将磁悬浮列车送入低地球轨道。美国科学家提议建造的Startram太空发射系统,利用真空管道和超导电缆将磁悬浮列车送入低地球轨道。

美国约翰斯·霍普金斯大学的科学家提议建造一种名为“Startram”的太空发射系统,利用1000英里(约合1600公里)长的真空管道和超导电缆将磁悬浮列车送入低地球轨道。科学家表示打造“太空列车”并不是一个遥不可及的梦想,所需技术已经具备。使用太空列车向轨道运送货物和人员的成本远低于火箭,区区5000美元便可让太空迷圆太空游梦想。

磁悬浮列车在行进时悬浮在轨道之上,因此不会产生摩擦。这种列车当前的最高速度为每小时350英里(约合每小时563公里)左右,从理论上说,它们的时速还有进一步提升的空间,达到每小时2万英里(约合每小时3.2万公里)这一轨道速度。当然,为了让乘客安全达到这一速度,Startram系统需要建造大量轨道,同时需要采取措施防止极超音速列车被周围的空气撕成碎片。工程师表示一条长1000英里,用于模拟中间层较低气压的真空管道能够完成这项重任。

真空管道的绝大多数区域与海平面齐平,出口需高出海平面大约12英里(约合20公里)。据《Gizmag》杂志报道,磁悬浮技术能够让这条管道悬浮在高空。在设计上,地面上的超导电缆电流为2亿安培,发射管道中的超导电缆电流为2000万安培,在20公里的高度,每米电缆所产生的浮力可达到4吨左右,超过让整个发射管道悬浮所需的浮力。真空管道将通过高强度绳索抑制多余浮力,例如迪尼玛纤维。

Startram将采用备用设计,可将这个悬浮系统出现故障的可能性降至最低。这一系统听起来似乎有些牵强,但约翰斯·霍普金斯大学应用物理学实验室的詹姆斯·鲍威尔、乔治·麦瑟和约翰·拉瑟认为,支撑12英里长绳索所需掌握的工程学技术远远不及需要更长绳索的太空电梯。工程师建议在阿拉斯加、加拿大北部、格陵兰或者西伯利亚等极地地区建造这一系统。由于没有本地生命形态存在,南极冰盾也是一个具有吸引力的候选地点。

据研究小组估计,建造一个用于搭载乘客的Startram系统需要耗费20年时间和600亿美元。这听起来是一个庞大数字,实际上成本很低,相比之下,研制航天飞机的费用几乎达到Startram的3倍。建成后,使用Startram向轨道运送货物的成本为每公斤50美元。目前,其他方式的成本为每公斤货物1万美元,人员为每公斤10万美元。也就是说,太空迷只需大约5000美元便可实现太空游梦想。据设计师估计,Startram的事故率与商业客机相当,是一种非常安全的太空游交通工具。

Startram的一大优势在于能够在接到通知后立即将几吨重的设备送入轨道,因此是一种最理想的防御系统。设计师表示这也是Startram一个最为重要的应用。现在,人类还没有研发出针对小行星或者彗星撞击的防御系统,甚至可能连预警系统也没有研发出来。为了抵御这些撞击,我们需要一个强大的预警系统,同时需要大量大型而高速的拦截装置并且提前部署到轨道,随时准备拦截发现的威胁。但这需要进行多次发射,将以吨计算的设备送入轨道,如果使用当前成本极高的发射系统,显然不具有可行性。

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