采用系留绳和安培力的建造方案

三、采用系留绳和安培力的建造方案

《天堂的喷泉》提出:捕获小行星,使它成为地球卫星。然后在上面建工厂,制造天梯缆绳并建设系留卫星。然而,将物体从小行星带移动到半径9510千米的环绕地球轨道所耗能量,大约是将材料从地面移到这里所需能量的1.5倍。另外,构成小行星的元素与构成太空电梯的元素比例,相差极大,因此高价运来的大部分东西无法充分利用,从而又抬高了建造费用。如果让飞船运物资进入半径9510千米的环绕轨道,然后将编织好的缆绳向下抛。这也是一个糟糕的主意:消耗的能量较大,成本较高。

可行的是“系留绳”方案:发射两颗卫星到离地面300千米处,将它们用缆绳连接在一起。其中位置高的是未来的系留卫星。位置低的是空中码头。随着空中码头不断接收货物延长缆绳,系留卫星将越来越高,空中码头速度则越来越慢,高度也慢慢降低。采用这种方式建太空电梯,火箭运送货物时,需要飞行的高度低,速度慢,可以大大节省成本。

细心的人肯定会问:缆绳提升货物是以系留卫星的高度下降,能量减少为代价的。并不能使整个系统的重心提高。相反,大量达不到环绕速度的物资到来,会拖累整个系统落入稠密大气层中烧毁;如果要给天梯补充能量,无非是靠化学火箭推动,那所花的费用与把货物送到9510千米轨道将毫无二致。

其实,只要卫星抵达环绕轨道,就有许多推动方式可以一展抱负了。化学火箭喷气速度低,消耗工质多。比采用太阳能发电,利用电火箭产生推力的方式,成本高得多。更好的方案是利用电磁感应推动卫星加速:由电火箭产生竖直方向的电流,利用地球磁场和通电导线产生的作用力(安培力),推动卫星加速。在近地空间,通过1安培电流的每千米导线,将产生0.05牛顿的推力。产生这种推力几乎不要工质。因为系留卫星为全金属结构,让大电流通过不难。而吊天梯由碳纤维组成,也能导电。