火星旅游與真空管道磁懸浮星際列車

1、真空管道磁懸浮星際列車 “星際列車”發(fā)射系統(tǒng)利用一條長(zhǎng)約1000英里（約合1609公里）管道和一條超導(dǎo)電纜將磁懸浮列車送往低地軌道。美國(guó)約翰-霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理學(xué)實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家近日設(shè)計(jì)了一種名為“星際列車”發(fā)射系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用一條長(zhǎng)約1000英里(約合1609公里)的真空管道和一條超導(dǎo)電纜將磁懸浮列車送往低地軌道。研究人員認(rèn)為，這種技術(shù)不僅僅可以實(shí)現(xiàn)，而且實(shí)現(xiàn)成本也要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于火箭成本。盡管“星際列車”系統(tǒng)聽(tīng)起來(lái)有些不可思議，但其基本概念卻非常簡(jiǎn)單。因?yàn)榇艖腋×熊囀菓腋∮谲壍乐?，因此不必要?dān)心摩擦問(wèn)題。理論上講，它們的速度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)現(xiàn)有的每小時(shí)大約350英里(約合每小時(shí)563公里)的

2、時(shí)速，可達(dá)每小時(shí)2000英里(約合每小時(shí)3219公里)的軌道速度。當(dāng)然，為了讓乘客能夠安全地加速到這一速度，“星際列車”系統(tǒng)需要大量的軌道，同時(shí)需要防止極音速列車被周圍的空氣撕成碎片。據(jù)設(shè)計(jì)師介紹，長(zhǎng)約1000英里(約合1609公里)的管道，通過(guò)模擬中間層的低氣壓，應(yīng)該可以完成這個(gè)任務(wù)。管道的大部分將與海平面齊平，出口點(diǎn)需要高出海平面大約12英里(約合19.3公里)。用于火車中的磁懸浮技術(shù)同樣可以用來(lái)將這條管道懸浮起來(lái)。在發(fā)射管道中，位于20千米高度的帶有2000萬(wàn)安培的超導(dǎo)電纜，每平米產(chǎn)生的懸浮力大約為4噸。通過(guò)高強(qiáng)度纜繩解決真空管本身所需的多余的浮力，如迪尼瑪超強(qiáng)纖維的強(qiáng)度足以滿足這種用途

3、。另有一套備用系統(tǒng)足以保證懸浮系統(tǒng)順暢運(yùn)行而不出故障?！靶请H列車”系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者為美國(guó)約翰-霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理學(xué)實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家詹姆斯-鮑威爾、喬治-麥瑟和約翰-拉瑟爾。他們指出，這種設(shè)計(jì)方案聽(tīng)起來(lái)似乎有些不太現(xiàn)實(shí)，但是支撐12英里(約合19.3公里)長(zhǎng)的電纜所需要的工程技術(shù)與支撐比這長(zhǎng)得多的太空電梯所需要的工程技術(shù)相比，要簡(jiǎn)單得多。工程師們提出，可以在阿拉斯加、加拿大北部、格陵蘭島或西伯利亞等極地地區(qū)建造這種系統(tǒng)。此外，南極冰原也是一個(gè)可供選擇的選址點(diǎn)。研究團(tuán)隊(duì)估算，建成可載人“星際列車”系統(tǒng)，可能需要20年時(shí)間和600億美元的成本。這些數(shù)字聽(tīng)起來(lái)很大，但是如果考慮到航天飛機(jī)的各種費(fèi)用是“星際列

4、車”系統(tǒng)成本的三倍時(shí)，你就會(huì)認(rèn)為這套系統(tǒng)確實(shí)很經(jīng)濟(jì)。而且，“星際列車”系統(tǒng)一旦建成后，向低地軌道運(yùn)送貨物的成本每公斤僅需50美元，而目前的技術(shù)將貨物和人員送上低地軌道，每公斤重量分別需要花費(fèi)1萬(wàn)美元和10萬(wàn)美元。這意味著，太空旅行的車票只需要大約5000美元。設(shè)計(jì)者估計(jì)，“星際列車”系統(tǒng)的事故率與現(xiàn)代的客機(jī)差不多，安全系數(shù)較高。“星際列車”系統(tǒng)還有一項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，那就是它能夠?qū)?shù)噸重的材料快速送至軌道，這一能力可以用來(lái)有效地防御任何大型天體撞向我們。研究人員也把這一功能看作是“星際列車”系統(tǒng)最重要的應(yīng)用。目前，我們?nèi)祟愡€沒(méi)有防御小行星或彗星撞擊的能力，甚至還沒(méi)有提前發(fā)出撞擊警報(bào)的能力。如果繼續(xù)使用現(xiàn)

5、有的發(fā)射系統(tǒng)，這種情況仍然無(wú)法得到改善。為了能夠真正實(shí)現(xiàn)防御天體撞擊，人類需要更強(qiáng)大的報(bào)警系統(tǒng)以及多個(gè)大型高速攔截系統(tǒng)，這些系統(tǒng)可以預(yù)先安裝于軌道上，隨時(shí)監(jiān)測(cè)和抗御可能到來(lái)的威脅。這就需要將數(shù)噸重的設(shè)備發(fā)射到軌道上，這對(duì)于當(dāng)前的高成本發(fā)射系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，是不現(xiàn)實(shí)的。未來(lái)星際旅行:超高速磁懸浮太空列車灰色天空 發(fā)表于 2012-07-10 11:38 | 分類標(biāo)簽：太空列車磁懸浮1609公里長(zhǎng)的發(fā)射軌道處在真空管中，使太空列車加速5分鐘，達(dá)到每秒9公里的速度，進(jìn)入近地軌道。地面上的超導(dǎo)電纜承載2億安培，發(fā)射管中的超導(dǎo)電纜也有2億安培，那么，在20公里的高空，懸浮力大約會(huì)是每米電纜長(zhǎng)

6、度4噸，這就足可以懸浮起發(fā)射管。太空列車飛船射出斯特拉姆磁懸浮發(fā)射軌道。喬治麥斯(George Maise)博士發(fā)明斯特拉姆(Startram)軌道發(fā)射系統(tǒng)，一起開(kāi)發(fā)的還有詹姆斯鮑威爾(James Powell)博士，他是也聯(lián)合發(fā)明了超導(dǎo)磁懸浮列車，贏得了2002年富蘭克林工程獎(jiǎng)?wù)?Franklin Medal)。斯特拉姆實(shí)質(zhì)上是超導(dǎo)磁懸浮發(fā)射系統(tǒng)。斯塔特拉姆軌道發(fā)射系統(tǒng)把旅客和貨物輸送到太空中，采用的是磁懸浮列車。斯塔特拉姆軌道發(fā)射系統(tǒng)-未來(lái)星際旅行:超高速磁懸浮太空列車灰色天空 發(fā)表于 2012-07-10 11:38 | 分類標(biāo)簽：太空列車磁懸浮這套系統(tǒng)可保證航天器磁

7、懸浮，避免摩擦，而同時(shí)，這一磁系統(tǒng)可用來(lái)加速航天器，達(dá)到軌道速度，不到9公里/秒(5.6英里/秒)。磁懸浮客車載客行駛，接近每小時(shí)600公里(373英里)，航天器必須要比這快約50倍，但物理原理和工程是相同的。這一項(xiàng)目的范圍是個(gè)挑戰(zhàn)。發(fā)射系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是，日?？瓦\(yùn)航班進(jìn)入低地球軌道，應(yīng)該處于相當(dāng)?shù)偷募铀俣龋蠹s是3倍重力加速度的最大值，然后要求加速5分鐘，達(dá)到低地軌道運(yùn)行速度。在此期間，飛船會(huì)行駛1000英里(1609公里)。這種磁懸浮軌道必須有1000英里的長(zhǎng)度，類似長(zhǎng)度的磁懸浮列車軌道可以考慮用于跨越全美國(guó)的運(yùn)輸。圖示，磁懸浮斯特拉姆發(fā)射管伸向天空。就像火車一樣，斯特拉姆軌道的大部分長(zhǎng)度都會(huì)沿

8、著地球表面延伸。側(cè)向力與表面的曲率有關(guān)，是設(shè)計(jì)可適應(yīng)的，但不能適應(yīng)阻力和聲音沖擊波，因?yàn)轱w船以超音速的速度行駛在海平面，飛船和發(fā)射軌道都會(huì)被撕成碎片。 為了避免這種情況，斯特拉姆軌道必須封在真空管內(nèi)，要有通風(fēng)口，讓飛船前的空氣被壓縮，逃逸出真空管。真空相當(dāng)于75公里高空的大氣條件(約0.01乇)，應(yīng)該足可以高效運(yùn)行斯特拉姆發(fā)射系統(tǒng)?？焖俦贸榭梢赃_(dá)到這種壓力，需要采用磁流體動(dòng)力(magnetohydrodynamic)真空泵。斯塔特拉姆發(fā)射管牢固地安裝在地面。如果整個(gè)斯塔特拉姆真空管是在海平面，那么，在離開(kāi)真空管時(shí)，飛船會(huì)突然受到幾百個(gè)重力加速度的大氣阻力，很像是撞到一堵磚墻上。為了減少這種影響

9、，保持可以承受的加速度，斯特拉姆真空管末端必須抬升到約20公里(12英里)的高空。在這樣的高度，大氣阻力的初始減速度會(huì)小于3個(gè)重力加速度，而且會(huì)迅速降低，因?yàn)轱w船會(huì)到達(dá)更高的高度。藝術(shù)家設(shè)想的太空列車地面發(fā)射港。這個(gè)新的要求引發(fā)了一個(gè)問(wèn)題，就是我們?nèi)绾瓮衅鹚固乩氛婵展艿某隹诙?首先，真空管包含超導(dǎo)電纜和線圈。鮑威爾和麥斯認(rèn)為，真空管可依靠磁懸浮升到這個(gè)高度。如果我們?cè)O(shè)計(jì)，地面上的超導(dǎo)電纜承載2億安培，發(fā)射管中的超導(dǎo)電纜也有2億安培，那么，在20公里的高空，懸浮力大約會(huì)是每米電纜長(zhǎng)度4噸，這就足可以懸浮起發(fā)射管。真空管要往下拉，抗衡過(guò)強(qiáng)的磁懸浮力，這要采用高強(qiáng)度的繩索。高強(qiáng)度聚乙烯繩索迪尼麻繩

10、(Dyneema，UHMWPE)是就夠強(qiáng)，可以用。冗余設(shè)計(jì)使磁懸浮系統(tǒng)不可能發(fā)生故障。日本的磁懸浮列車。斯塔特拉姆發(fā)射系統(tǒng)也有其他技術(shù)奇跡，比如真空管的出口的等離子體窗口，可以防止涌入相對(duì)密集的空氣，破壞管內(nèi)的真空。然而，所有必需的技術(shù)都已存在，也已經(jīng)了解。這里所需的唯一的工程努力是增加尺度。 桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(Sandia National Laboratories)已進(jìn)行了一次'“致命危險(xiǎn)因素”分析，分析斯塔特拉姆概念，目的是要找到擬議項(xiàng)目中的任何缺陷。他們給斯塔特拉姆提供了清楚的安全證明。估計(jì)表明，建造可載客的斯塔特拉姆列出，需要20年時(shí)間，建設(shè)預(yù)算約60億美元(忽略通貨膨脹和過(guò)

11、度樂(lè)觀估計(jì))。這種太空列車進(jìn)入軌道后，就像美國(guó)宇航局設(shè)計(jì)的飛船。為什么要搞這樣一個(gè)巨大的項(xiàng)目呢?很簡(jiǎn)單，每公斤攤銷50美元發(fā)射費(fèi)用。全球開(kāi)發(fā)和利用火箭太空旅行的總成本超過(guò)5000億美元。這一航天飛機(jī)項(xiàng)目耗資約170億美元。國(guó)際空間站迄今已花費(fèi)約150億美元。到目前為止，我們的近地空間很少有商業(yè)用途，只是用于部署通訊和成像衛(wèi)星。減少近地軌道插入成本一百倍，最終可以開(kāi)始我們商業(yè)化開(kāi)采太空特殊資源。更不用說(shuō)建造軌道酒店，用于旅游開(kāi)發(fā)。星際列車車站示意圖據(jù)美國(guó)媒體3月13日?qǐng)?bào)道，遨游太空是許多人的夢(mèng)想，然而高達(dá)數(shù)千萬(wàn)美元的“太空門(mén)票”使得太空旅游只能是富人們的燒錢(qián)游戲。如今隨著科技的發(fā)展，人們?nèi)ヌ章?/p>

12、行的愿望也不再那么難以實(shí)現(xiàn)。近日曾參與制造磁懸浮列車的美國(guó)科學(xué)家提議，建造載人太空列車(又稱星際列車)實(shí)現(xiàn)地球與近地軌道的連接，該提議預(yù)計(jì)花費(fèi)20年完成。到時(shí)普通人只需花費(fèi)區(qū)區(qū)5000美元就可以實(shí)現(xiàn)太空旅游的夢(mèng)想！最高時(shí)速3.2萬(wàn)公里“星際列車”，它其實(shí)是一種利用磁懸浮列車原理的太空發(fā)射系統(tǒng)。據(jù)科學(xué)家建議，人類可以在地面上建造一個(gè)總長(zhǎng)約110公里的“真空發(fā)射管道”，這個(gè)“真空管道”的大部分都在海平面位置運(yùn)行，但末端處將像斜坡一樣不斷升高，最高處的“發(fā)射出口”位置距海平面將高達(dá)19公里。當(dāng)磁懸浮“太空列車”在這個(gè)真空管道中進(jìn)行加速后，理論上最高速度可增加到每小時(shí)3.2萬(wàn)公里左右，這個(gè)速度足以擺脫

13、地球引力。當(dāng)“星際列車”抵達(dá)“真空管道”出口時(shí)，它就會(huì)像高速炮彈一樣被射向近地軌道！星際列車借助軌道送上太空效果圖。建造技術(shù)已經(jīng)具備科學(xué)家稱，事實(shí)上，打造“太空列車”的技術(shù)目前已經(jīng)完全具備，唯一需要考慮的就是乘客們的安全問(wèn)題，為了讓“太空列車”達(dá)到這一難以置信的“發(fā)射速度”，而又不影響乘客們的人身安全，要造大量地面真空軌道。打造一個(gè)終端出口距海平面 19公里高的“真空發(fā)射管道”，聽(tīng)起來(lái)就像是科幻電影中才會(huì)發(fā)生的事。然而美國(guó)科學(xué)家稱，利用現(xiàn)有的磁懸浮技術(shù)，完全能夠讓這條“真空發(fā)射管道”懸浮在高空中。美國(guó)科學(xué)家估算，建造一個(gè)用來(lái)運(yùn)送貨物的“星際列車”發(fā)射系統(tǒng)，大約要花10年時(shí)間，所需費(fèi)用約為200

14、億美元；而如果要打造一個(gè)可以搭載乘客到太空旅游的“星際列車”系統(tǒng)，將需要花費(fèi)20年時(shí)間，而建造預(yù)算也高達(dá)600億美元，大約相當(dāng)于NASA四年的總預(yù)算。5000美元就能上太空盡管“星際列車”系統(tǒng)的建造費(fèi)用聽(tīng)起來(lái)相當(dāng)龐大，可是美國(guó)在過(guò)去30年時(shí)間中投入“航天飛機(jī)”上的總預(yù)算，就幾乎是這一費(fèi)用的3倍高。而且，一旦“星際列車”系統(tǒng)建造完成，向太空發(fā)射貨物和乘客的成本將迅速降低。美國(guó)科學(xué)家稱，“星際列車”發(fā)射系統(tǒng)竣工后，每年將可以運(yùn)送400萬(wàn)人前往太空旅游，普通人也許只需要花費(fèi)區(qū)區(qū)5000美元，就可實(shí)現(xiàn)太空旅游的夢(mèng)想！而目前的太空旅游通常只是富人們的燒錢(qián)游戲，幾位曾經(jīng)到過(guò)國(guó)際空間站旅游的富豪每人所花的“

15、旅費(fèi)”都至少高達(dá)2000萬(wàn)美元。星際列車與現(xiàn)在磁懸浮列車原理一樣。四個(gè)發(fā)射點(diǎn)包括四川研發(fā)人員表示，這種太空列車將成為人類文明的下一次重大飛躍?！靶请H列車”項(xiàng)目一份文件顯示，地球上有五處理想的建造貨運(yùn)發(fā)射系統(tǒng)的地點(diǎn)，其中就包括中國(guó)四川的貢嘎山區(qū)。按照科學(xué)家的計(jì)算，用于給列車加速的管道出口的高度需在海拔4000米以上，從這個(gè)角度上說(shuō)，南極冰蓋是最理想的發(fā)射地點(diǎn)。不過(guò)，南極太過(guò)偏遠(yuǎn)，交通不便。因此，科學(xué)家們又選定了四個(gè)理想地點(diǎn)，分別位于美國(guó)、俄羅斯、中國(guó)和格陵蘭。其中，中國(guó)的發(fā)射點(diǎn)選在四川的貢嘎山區(qū)。蘭西來(lái)源人民網(wǎng))科學(xué)家擬造“星際列車” 每年運(yùn)送400萬(wàn)太空游客(1)2012年03月14日09:5

16、2新華網(wǎng)科學(xué)家表示預(yù)計(jì)20年內(nèi)可建造太空磁懸浮列車，運(yùn)送人們到太空旅行。如今隨著科技的發(fā)展，人們?nèi)ヌ章眯械脑竿膊辉倌敲措y以實(shí)現(xiàn)，科學(xué)家們想出了各種奇特的辦法來(lái)完成這一目標(biāo)。近日曾參與制造磁懸浮列車的科學(xué)家提議，建造載人“太空火車”實(shí)現(xiàn)地球與近地軌道的連接，該提議預(yù)計(jì)花費(fèi)20年完成。據(jù)英國(guó)每日郵報(bào)網(wǎng)站3月12日?qǐng)?bào)道，這種列車名為“星際列車”（Startram），它的發(fā)射系統(tǒng)高為19公里，長(zhǎng)為110公里，列車時(shí)速可達(dá)3.2萬(wàn)公里。它利用磁懸浮技術(shù)懸浮在空中，由超導(dǎo)電纜產(chǎn)生的動(dòng)力來(lái)驅(qū)動(dòng)，幾秒鐘內(nèi)就能將列車通過(guò)密閉的導(dǎo)管發(fā)射到近地太空軌道上，科學(xué)家表示這個(gè)項(xiàng)目預(yù)計(jì)花費(fèi)600億美元，將給工業(yè)科技帶來(lái)革命性的改變。“星際列車”以現(xiàn)存的磁力懸浮火車技術(shù)和基本物理學(xué)為基礎(chǔ)，預(yù)計(jì)建造貨艙和載人客艙兩種，運(yùn)送貨物的太空艙預(yù)計(jì)花費(fèi)200億美元，在10年內(nèi)完成，建成后每次可運(yùn)送30萬(wàn)噸有效負(fù)荷，每公斤有效負(fù)荷的價(jià)