地球同步轨道仅3.6万公里,而太空电梯却高达9万公里。为什么太空电梯要建得如此之高?这究竟有必要吗?
在电影《流浪地球2》中,未来人类建造的太空电梯令人惊叹。它高耸入云,连接地球表面和深空。然而,这个高度究竟是如何实现与地球同步的呢?
首先,我们需要了解什么是地球同步。地球同步是指卫星等物体始终处于地球某个点上方,与地面的相对位置不会发生改变。这意味着同步卫星绕地球一圈的时间,与地球自转的时间相同。
所谓地球同步轨道,位于地球赤道上方约3.6万公里处。人类依靠火箭将卫星送到同步轨道后,卫星就可以依靠惯性持续运行。3.6万公里的同步轨道高度,这是根据地球自身的特性计算出来的。对于一颗自转速度快的星球,同步轨道就要低一些,因为自转速度快,给卫星施加的离心力就更强大,所以必须低一点受到更多引力制衡,才不会发生逃逸;而自转速度慢的星球,同步轨道可能要高一些,因为卫星离心力小,抵不住太大的引力。
太空电梯为何要建在9万公里的高度?主要是因为线缆长度的问题。太空电梯底部位于加蓬国境内,顶部则位于9万公里高的宇宙深空中。加蓬正好位于赤道上,可以说太空电梯就是一个超大号的“地球同步轨道卫星”。当然,也只能和地球保持同步,毕竟要考虑线缆的连接。
虽然两者和地球保持同步的原理是一样的,但是太空电梯除了引力之外还有线缆。线缆长9万公里,重量巨大。为了能抵消向下的重力,太空电梯只能往深空发展,增大自身的离心力。这就相当于是在寻找新的平衡点。实际上,电影中太空电梯建到9万公里的高度并不是作者或导演为了电影效果随便想出来的,而是完全经得起推敲的。如果我们假设太空电梯顶部的重量为1000吨,而拉扯力为500千牛,算下来轨道高度需要9.2万公里左右,这可能就是电影中设定9万公里的原因。所以说,9万公里的太空电梯并不是太高了,而是刚刚好。
虽然理论上来说建造太空电梯并没有太大问题,但是实际上却存在很多困难和挑战。首先,制造出足够长度的线缆是一个巨大的难题。如果要建造一条长达数十万公里的太空电梯,需要使用大量的新材料和技术,这对于人类科技水平来说是一个巨大的挑战。
其次,要将巨大的太空电梯送到太空也是一个巨大的工程。目前人类的火箭技术还无法达到足够的推力,以便将如此巨大的物体送入太空。即使我们能够制造出足够强大的火箭,也需要克服太空中的辐射、微重力和其他各种环境因素对设备的影响。

虽然太空电梯的概念听起来很吸引人,但实际上它仍然面临着很多技术和资源上的挑战。不过,随着人类科技的不断进步和发展,相信有一天我们能够克服这些困难,建造出一个真正意义上的太空电梯。