白發蒼蒼的方老,拿起桌上的茶杯喝了口水,直了直身子說道︰「如果空間的物體能夠保持與地面的相對靜止,那麼為什麼不能從這個物體上方下一條纜索,用它把宇宙和大地連接起來。
太空梯這個理論指的是從地球表面延伸到對地同步軌道的位置。形象的說,就是打造一條永久的纜繩。利用彈弓效應。彈弓效應指的是,小天體或航天飛行器借助于大質量天體的重力來獲得更大的動能。這個概念被推廣開來就是借助外界條件來是自己獲得加速度的意思。
太空梯可以幫助完成在太空進行的建造項目,同時也可以用于發射衛星和太空旅行。
從理論上講,太空梯並不神奇。在地球赤道的太平洋洋面上建造一個平台,用飛船放下一條長達10萬千米的纜繩,並把它錨定在平台上。隨著地球一起旋轉,由于旋轉所產生的離心力剛好抵消了地球的吸引力,于是天梯就從地球到太空豎直起來了,這就像你在頭頂上甩動一根一頭拴著小球的繩子一樣。然後,用一個由激光提供能量的爬升器在纜繩上上下移動,就可運送飛船、建築材料甚至乘客。
建設太空梯的第一步,把一個攜帶天梯半成品的飛船發射到地球靜止軌道的衛星上,使其和地球同步飛行。第二步,把這個半成品的天梯從飛船上放下來,落到位于赤道海面的一個平台上,這個平台類似一般的海上發射衛星的平台。第三步,把半成品的天梯錨定在平台上。第四步,用一個由激光束提供能量的爬升器在這個天梯地半成品上上下移動,並把更多碳納米合成縴維纜繩擰在天梯半成品上,進一步完成天梯。整個制造過程大約要用兩年半的時間。」
人們曾提議。利用太空梯取代昂貴的火箭,把貨物或者人類送入太空。但幾十年來,這個概念一直沒有多大發展,之所以會這樣。並不是因為目前的材料無法承受,太空產生地張力。現在的碳納米管或許可以克服這一問題,但目前的難題是,它們必須比現在的人造產品更長、更純才行。
即使擁有合適的材料,太空梯可能也相當不穩定。月球和太陽的引力托拽,以及太陽風的沖擊,都會使連接纜繩不斷搖晃,而且有可能會使太空梯撞上附近的人造衛星或者太空垃圾。要想使推進器正常運行。可能纜繩需要保持在一條直線上。而且現在看來,攀爬本身似乎也會引起太空梯發生搖擺。
地球旋轉,導致太空梯無法保持穩定狀態地另一個原因是科里奧利力,這種力促使旋轉運動的物體發生偏移。地球自傳產生科里奧利力,它使地球上的氣流和水體發生偏轉。在這項研究中,太空梯將垂直固定在地球赤道的某一點上。隨著升降機不斷上升,它的運動將導致科里奧利力對升降機、電纜產生與地球自轉方向相反的拉力。這個力將迫使太空梯遠離它的垂直位置。讓它像個鐘擺一樣來回擺動。
錯誤軌道。貨物沿著太空梯上升地運動,可能僅會造成纜繩地局部出現來回搖擺現象。但是纜繩的搖擺有可能會加快或者減慢任何沿著太空梯運行的飛船的速度。結果使它們進入一個偏離正軌幾十公里的錯誤軌道。要糾正這個問題,或許需要耗費大量燃料。由于這個結構非常龐大,因此,即使位置出現微小的偏移,也會在有效載荷所及的軌道里產出很大偏差。
放慢攀爬速度,升降機的速度越快,產生的影響就越大,因此降低升降機對電纜地影響的最簡單方法是。放慢它的爬升速度。緩慢攀爬可以使太空梯達到穩定狀態,垂直聳立在地球赤道上。然而,這樣會使進入軌道的旅行變得非常緩慢,需要在15天的基礎上另外再增加9天或者更長時間,才能進入預定軌道。
速度限制。制定特殊地升降機時間安排和速度限制。將有利于節約太空梯地燃料。交通調整可能會起到一定作用。不過,將太空梯並排連接在一起或設立單行道等其他方法。或許對增加太空梯的穩定性也有一定幫助。」
方老說到這停頓了一下,喝了口水接著我說道︰「我們要進行太空梯這項工程地研究也要分成幾步,首先第一步是理論研究和地面實驗。目前太空梯的理論方面我們已經充分的找到了實驗依據。那麼接下來就是進行地面實驗。解決碳納米管的研究和生產問題,並通過飛艇測試一萬米的高度的碳納米管和升降機的功能。第二步就是太空實驗,用火箭將一下實驗艙送入同步軌道,然後放下實驗用的電梯纜繩,在用這條纜繩上向地面傳送物品,以完成所以有的實驗檢測。第三步就是正式安裝這個太空梯階段,並投入商業運行。只要劉董事長能有資金支持,這項研究的前期投入只需要4000萬人民幣。」
听完這個天方夜譚的設想,我猶豫了一下問道︰「方老可以解釋一下什麼是碳納米管嗎,這東西什麼樣子。我們國內能生產嗎?它的造價如何?」
這時方老身邊的一個中年專家說道︰「我叫杜福宏,是中科院的納米材料研究室,碳納米管研究組組長。我來介紹一下什麼是碳納米管吧。
在1991年日本公司基礎研究實驗室的電子顯微鏡專家飯島在高分辨透射電子顯微鏡下檢驗石墨電弧設備中產生的球狀碳分子時,意外發現了由管狀的同軸納米管組成的碳分子,這就是現在被稱作的碳納米管,又名巴基管。
碳納米管具有良好的力學性能,抗拉強度達到是鋼的100倍,密度卻只有鋼的1/6;它的彈性模量可達,與金剛石的彈性模量相當,約為鋼地5倍。對于具有理想結構的單層壁的碳納米管,其抗拉強度約。
碳納米管的硬度與金剛石相當,卻擁有良好地柔韌性。可以拉伸。目前在工業上常用的增強型縴維中,決定強度的一個關鍵因素是長徑比,即長度和直徑之比。目前材料工程師希望得到的長徑比至少是20:1,而碳納米管的長徑比一般在1000:1以上。是理想的高強度縴維材料。
氫氣被很多人視為未來的清潔能源。但是氫氣本身密度低,壓縮成液體儲存又十分不方便。碳納米管自身重量輕,具有中空的結構,可以作為儲存氫氣地優良容器,儲存的氫氣密度甚至比液態或固態氫氣的密度還高。適當加熱,氫氣就可以慢慢釋放出來。研究人員正在試圖用碳納米管制作輕便的可攜帶式的儲氫容器。
在碳納米管的內部可以填充金屬、氧化物等物質,這樣碳納米管可以作為模具,首先用金屬等物質灌滿碳納米管。再把碳層腐蝕掉,就可以制備出最細的納米尺度地導線,或者全新地一維材料,在未來的分子電子學器件或納米電子學器件中得到應用。有些碳納米管本身還可以作為納米尺度的導線。這樣利用碳納米管或者相關技術制備的微型導線可以置于 芯片上,用來生產更加復雜的電路。
碳納米管的尺寸是頭發絲的十萬分之一,但它導電能力卻是銅的1萬倍,強度是鋼的100倍。而比重僅為鋼地六分之一。被譽為納米材料中的「烏金」。它不僅可制作超級電容器、超大規模集成電路、各種復合材料等,還可制作極輕便且刀槍不入的防彈衣,此外,碳納米管的熔點是目前已知材料中最高的。在高科技領域有廣泛地應用前景。此外納米管還有許多優秀地特性。有待我們開發。我的話說完了。」
杜福宏向我點點頭。此時會議室時所有地目光都集中在我身上。而我確深深的思考杜研究員剛才對碳納米管的介紹。吳老輕輕的咳了一聲,打斷我的思維,我用手模了下鼻子,問杜研究員道︰「現在咱們國內能不能生產碳納米管,對碳納米管的研究水平如何。」
杜福宏回答道︰「目前我們中科院對碳納米管的研究正緊跟國際上發達國家的研究步閥。國內只有光耀電子集團反納米管應用在 芯片上進行研究和小規模生產。但清華大學化工系教授魏風正領導一個小組進行研究采用納米聚團反應器制備碳納米管,並成功地實現了15千克小時碳納米管大批量生產。以每年8000小時計。碳納米管設備能力達到120噸年」
听完我激動的一拍桌子,不由自主的站起身來。心想靠那個什麼太空梯听起來不錯,不過肯定需要大把的時間和金錢,最後能不能成功還兩說,和那人造太陽一樣听起來很爽。做起來確很難。不過碳納米管這玩意可是現成的寶貝啊!這玩意太牛了。幾呼生產出來立馬就能應用到諸多領遇。
不說別的目前如意航空航天集團,在大飛機制造上肯定就能用得上這碳納米管。即使用不上,但記得後世A380和波音767都大量采用的復合材料。我冷靜下來後重新坐回椅子上,對身邊的吳老道︰「吳老我們設計大飛機時有沒有考慮到對復合材料的應用。我在國外听學空客現在研制的A380上大量采用了復合材料。」
吳老笑了笑道︰「東強,空客的A380目前是我們如意航空航天集團鯤鵬-1型的主要對手,因此我們也借見了它的這項創意,在復合材料的應用上答到了百分之十一的比例。這和空客A380上應用復合材料的比例少了一點。東強方老還等你回話呢?」
我楞了一下發現會讓我開的跑題了,連忙對方老表示歉意,然後我認真的說道︰「方老我很佩服您對科學研究的敬業精神,但我是商人我首先考慮的是商業利益。前幾天我剛同意國家在光耀實驗中心這里成立一個核能聚變電能研究中心。這和您提出的太空梯應該是差不多的工程,成功的話前景肯定不用說了,誰都知道利益有多大。但是每項的投資金額也同樣高得驚人。
那麼我現在就提出一個原則。我會分期投入,每完成一個階段,我會根據完成的實際情況來追加下一階段投資。如果評估投資風險太大的話,我有權叫停這個項目。如果你能同意我的條件簽下合同,馬上就可以到我們研發中心這里來進行研究。」
方老想了一會道︰「劉董事長,這是我遇到最好的條件了。我會盡快帶領小組進入到光耀實驗中心。」
我問身邊的吳老道︰「還有什麼意見。」吳老風趣的聳了下肩膀道︰「就這樣嘍!你才是老板,錢也是你來出,當然你說得算了!」吳老說完比了個散會的手勢。
李忠看我想攔杜福宏說話,他硬拉我到一邊小聲說︰「碳納米管我們中心這里早就有研發生產了!杜研究員說的清華大學化工系教授魏風,正是我們中心的特別顧問。張義夫早就注意上碳納米管技術了,在這上面沒少花錢,不然你想清華大學那來這麼些錢玩這麼前沿的東西啊!你知道嗎,咱們光耀實驗中心這里有世界上唯一投入量產碳納米管的工廠。但這屬于企業密秘,生產出來的材料大部分都是買給軍方或咱自己生產芯片用了」
我高興的點點頭道︰「李哥一會你帶我去看看。我要在實驗中心這里住幾天,好好看看咱這都有啥寶貝!.