太空电梯和轨道环都能以极低的成本将大量货物运上太空,然而这两种方法都有各自的缺陷:我们目前还没有强度足够的材料来建造太空电梯,而轨道环的建造成本极其高昂。在讨论那些真正令人惊叹的巨构之前,我们依然需要停留在如何以更低成本大规模进入太空这个问题上,再讨论几个成本更低的解决方案。 以上内容来自hlib.cc。更多中文H小说尽在hlib.cc。
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第一个是“天钩(Skyhook)”,这可能是你从未听说过的概念,但实际上我们并不陌生,经典的太空电梯就是一种天钩,被称为同步天钩(Synchronous Skyhook)。在找到断裂强度足够让太空电梯实现的材料之前,这是一种可行的解决方案。天钩是一件相当简单的巨构,它就是一根有一定质量的、长度足够长的刚性长棍,漂浮或者在轨道上环绕其质心纵向旋转。它从高轨道抛射下来,其下沿直抵大气层上方,飞船可以飞到天钩的下缘,挂上去然后随着这根绳子向更高处抛射。需要注意的是,虽然天钩地步相对地面在移动,但这头的移动速度比在高轨道上运行的另一头要慢,所以飞船并不需要飞的多么快就能挂上去。 以上内容来自hlib.cc。更多中文H小说尽在hlib.cc。
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天钩利用了轨道速度随高度变化的特性,由于它从底部到顶部覆盖非常长的距离(具体取决于材料的断裂韧性),而它又是刚性物体,所以它的轨道速度取决于其质心所在的轨道高度,不会像底部高度的物体那样快,也不会像顶部高度的物体那样慢。因此天钩底部的线速度比这一高度的轨道速度要慢得多,而顶部的线速度要比这一高度的轨道速度快得多。由于动能与速度的平方成正比,而阻力也随着速度的增加而增大,低处大气层内的飞船可以通过挂上天钩的底部来节省大量燃料。 以上内容来自hlib.cc。更多中文H小说尽在hlib.cc。
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以上我们描述的事一种非旋转天钩,这是看起来最简单的形式,但这并不是我们的最佳设计。更稳妥的办法事让天钩在绕地球轨道公转的同时,还绕其质心与公转面共面、逆向旋转。这种旋转给了底部和顶部一个叠加在其质心的轨道线速度上的线速度,所以天钩的底部线速度可以比这一高度的轨道速度慢得多,而顶部线速度可以比这一高度的轨道速度快得多。同时,由于其底部的线速度方向与地球旋转的方向相同,刚起飞的航天器可以利用这个优势以极低的相对速度与天钩对接。通常,飞船发射时会通过重力转向向东飞行,以利用地球自转带来的额外线速度,虽然这个速度的增益不大,但也不是微不足道的,尤其是在不需要飞的那么快就能对接上天钩的倾向。同时,在低轨道减慢的速度会在高轨道以更快的线速度表现出来,而其方向与其轨道运行方向相反。因此,虽然天钩都在绕地球运行,但旋转天钩相对于非旋转天钩的对接线速度要慢得多,而抛射的线速度更大。 以上内容来自hlib.cc。更多中文H小说尽在hlib.cc。
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这就是天钩的工作原理,虽然在单位重量货物入轨的能量成本上,天钩并不像太空电梯或轨道环那样便宜,但依然比传统的化学火箭要便宜很多。当然,相比第一个轨道环的建造成本而言,天钩这样的巨构显然有着相当明显的优势。 以上内容来自hlib.cc。更多中文H小说尽在hlib.cc。
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不过我们依然需要一个高超音速的载具来在天钩的轨道高度展开这个刚性巨构,虽然我们可以使用化学火箭运输,在轨道上组装它,但我们依然希望有一天能够将天钩和磁轨发射系统(如“地球磁轨炮”和“星穹列车”)结合使用,这是我们在下一次讨论中将会探讨的话题。 以上内容来自hlib.cc。更多中文H小说尽在hlib.cc。