正文 第265章 天沟

李水旺新一期视频：



我们讲了太空电梯和轨道环，这是两种非常棒的方式，能以当前每磅成本的零头，将大量货物送入太空。



现在这两者本质上都是介绍性内容，好让我们继续探讨更宏大、更酷炫的事物。



我们想先弄明白，我们最初是如何进入太空的，以便建造所有这些酷炫设施，并把人们送往这些设施或从这些设施接回来。



但这两者都有两个缺点：我们目前还没有真正足够坚固的材料来建造太空电梯，而且所有验证工作的成本都极其高昂。



所以在继续之前，我们先来看看另外几种能帮助我们最初进入太空的巨型结构。



第一种是天钩，你可能从未听说过，但实际上你对它非常熟悉。



传统的太空电梯是天钩的一种，被称为同步天钩。



这是在我们找到能让太空电梯成为可能的超强材料之前的设计，而它只是天钩的一种类型。



天钩的概念相当简单：一根缆绳，并非从地球表面一直延伸到地球同步轨道上方，而是从高轨道垂降至大气层正上方。



然后飞行器飞上去，钩住缆绳，就可以向上攀爬至更高处。



更重要的是，虽然天钩的底端相对于地面在移动，但其移动速度比通常在该高度轨道运行的物体要慢。



因此飞行器无需飞得那么快就能钩住天钩。



但这到底是如何运作的呢？



简单来说，它利用的是轨道速率随高度变化的原理。



你离地球越远，轨道运行速度就越慢，无论是实际速度还是完成一圈轨道所需的时间。



为了说明这一点，我们假设有三颗发光的卫星，处于不同高度：



一颗紫色卫星，就在大气层正上方；



一颗红色卫星，高出数百英里；



第三颗蓝色卫星，高度大约是红色卫星的两倍。



你可以看到，紫色卫星的运行速度比红色卫星快，红色卫星又比蓝色卫星快。



对于天钩而言，它的顶端和底端跨越极长的距离，数百甚至数千英里，只要材料能够承受即可。



由于天钩横跨所有这些轨道却保持刚性，它的运行速度不会像低轨道物体那样快，也不会像高轨道物体那样慢，而是介于两者之间。



因此，天钩的底端移动速度远低于该高度的正常速度，而顶端移动速度则远高于正常速度。



由于动能随速度的平方增长，且阻力也会随速度加快而增大，钩住天钩底端能节省大量燃料。



我刚才展示的这种被称为非旋转天钩，是视觉上最简单的形式，但通常不被认为是最优方案。



大多数天钩设计都要求天钩能够旋转。



旋转天钩在绕地球运行的同时，会围绕自身质心旋转，而且旋转方向是反向的。



通常航天器从西向东发射，以借助地球自转获得一点额外速度，这部分速度不算大，但也不算小，尤其是当你不需要飞得那么快，因为你会钩住天钩时。



通过让天钩反向旋转，我们能更好地利用这一原理。本章未完，点击下一页继续阅读

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