如果飛船帶一條不會(huì)斷的繩子飛往月球,回來的時(shí)候可以從地球把飛船拉回來嗎?
網(wǎng)友解答: 答:當(dāng)然是可以的,因?yàn)槟慵僭O(shè)了繩子不會(huì)斷;你不斷縮短繩子,肯定會(huì)把飛船拉回來,如果繩子不斷,你把月球拉過來都可以。繩子強(qiáng)度實(shí)際上,繩子承受的拉力是非常大,也沒有任何材料能夠承
答:當(dāng)然是可以的,因?yàn)槟慵僭O(shè)了繩子不會(huì)斷;你不斷縮短繩子,肯定會(huì)把飛船拉回來,如果繩子不斷,你把月球拉過來都可以。
繩子強(qiáng)度
實(shí)際上,繩子承受的拉力是非常大,也沒有任何材料能夠承受得起,目前力學(xué)強(qiáng)度最好的材料是碳納米管,強(qiáng)度是鋼材的100倍,韌性非常好,密度也只有鋼材的六分之一。
之所以繩子會(huì)承受較大拉力,主要是源于繩子本身的質(zhì)量,就算是使用碳納米管,延伸到月球的繩子總質(zhì)量,都高達(dá)數(shù)萬噸。
數(shù)萬噸的繩子在地球引力,以及離心力的作用下,拉力最大的地方將高于100萬牛頓的拉力,這是碳納米管也承受不了的,如果繼續(xù)加粗碳納米管,最大拉力也會(huì)相應(yīng)增加。
地球自轉(zhuǎn)影響
另外,地球自轉(zhuǎn)速度是月球公轉(zhuǎn)速度的27倍,把月球軌道上的飛船拉回來,除非速度非常快,不然整根繩子將隨著地球自轉(zhuǎn)繞成一團(tuán);速度快后會(huì)大大增加繩子所受拉力,是一個(gè)非常糟糕的結(jié)果。
太空電梯
早在上世紀(jì),科學(xué)家就提出過“太空電梯”的設(shè)想,就是建立一座垂直的電梯,一直延伸到地球同步軌道處(約3.6萬公里高度),與地球始終保持同步旋轉(zhuǎn),然后我們利用太空電梯,就可以源源不斷地向太空輸送物資。
該項(xiàng)目最大的難度,就是需要尋找一種超強(qiáng)度且超韌性的材料,碳納米管可以滿足要求,但是目前碳納米管還無法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn) ,尤其是在量產(chǎn)的同時(shí),還得保證碳納米管的力學(xué)性質(zhì)。
在前幾年,美國宇航局已經(jīng)把太空電梯,作為二十一世紀(jì)的挑戰(zhàn)之一,說不定在未來的哪一天就能實(shí)現(xiàn)。
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網(wǎng)友解答:理論上,如果繩子不會(huì)斷,只要繩子足夠長(zhǎng),那是能把月球上的飛船拉回地球。但在現(xiàn)實(shí)中,這基本上是不可能的,因?yàn)闀?huì)遇到很多大問題。
雖然月球被潮汐鎖定,使其一直以相同的一面對(duì)著地球,但地球并沒有被潮汐鎖定,隨著地球的自轉(zhuǎn),朝向月球的那一側(cè)在不斷發(fā)生變化。如果從地球帶一條繩子去月球,那么,繩子的地球那端就會(huì)因?yàn)榈厍蜃赞D(zhuǎn)而把地球繞起來。
另外,人類現(xiàn)在也不可能制造出不會(huì)斷的繩子。目前,人類合成出的強(qiáng)度最高的材料是石墨烯,其強(qiáng)度超過鋼鐵的200倍。石墨烯的結(jié)構(gòu)類似于石墨,只不過石墨烯是單層的,其中碳原子通過共價(jià)鍵形成了巨大的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),所以這是一種二維材料。但即便以密度只有鋼鐵三分之一的石墨烯制成連接地球和月球的繩子,鑒于將近40萬公里的長(zhǎng)度,材料本身的自重將會(huì)非常巨大,這將會(huì)導(dǎo)致它們自行斷裂。
材料的強(qiáng)度問題或許在未來能夠解決,但地球自轉(zhuǎn)造成的影響很難解決。從目前的情況來看,人類去往月球最好的方法就是用火箭。目前人類還局限于使用化學(xué)燃料火箭,但這種火箭的推力有限。未來應(yīng)該會(huì)著重研究使用核能的核火箭,這要比造一條連接月球和地球的繩子靠譜很多。