哥特式教堂建筑结构启发太空天梯设计

英国工程师指出，将太空电梯底基打得更深，重心点降低，并使系链逐渐变尖，可获得太空电梯的更大稳定性。　

                               
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　　据英国每日邮报报道，目前，英国工程师彼特-德比内伊(Peter Debney)指出，哥特式大教堂类型的建筑结构有助于建造太空电梯，哥特式大教堂高耸尖顶结构通过顶部逐渐“削尖”，可控制建筑的重心点，便于未来稳定建造运载宇航员的太空电梯。

　　太空电梯的概念最早是俄罗斯科学家康斯坦汀-齐尔考夫斯基于1895年提出的，其原理非常简单，从地球表面延伸一根系链进入太空，借助该装置实现人类和货物运载。但实际上存在诸多难题：很少有这样坚固的材料;很难建造如此长的太空系链;这根系链必须固定在一个地球同步旋转基站上，以及在太空连接一个平衡物，确保系链不被损坏，保持太空电梯系统的平衡性。

　建造任何较高的建筑物，从哥特式大教堂、摩天大楼，以及进入太空的电梯，其坚固性和平衡性均来自于重心点。就人类而言，人体重心点在胃部，这个重心点距离地面过高，因此人体的平衡性较差。然而，如果重心点较低，就更容易达到平衡，维持底基坚固性。这一理论可应用于所有较高的建筑物。

　　通过建造一个坚实、地基很深的基站，重心点将从地面之上转移地面之下。来自英国奥雅纳工程顾问公司的德比内伊解释称，地球并不是一个真实的球体，旋转导致更多的物质聚集在赤道，两极物质较少，这意味着赤道半径大于极地半径，因此赤道重力较小，南北极重力较大;同时，由于地球一直处于旋转状态，离心力将作用于任何物体，赤道离心力最大，两极离心力为零。此外，赤道的重力加速度最大，两极最小。

　　如果地球旋转产生的离心力抵消了重力，当建造高层建筑物时将出现怎样的情况呢？第一，较低重心点的建筑将减少其重力作用;第二，离心力将增大。因此，建造较高建筑时控制好建筑重心点位置，将使离心力抵消重心。

　　如果在赤道建造太空电梯，其高度大约为18000千米，这一高度至少达到地球静止轨道的位置，因此可以放置一个人造卫星在该高度，与地球自转保持适当的速度，在地面上建造一个太空电梯的固定点保持同步。德比内伊称，从地球静止轨道上的人造卫星上放下系链，一直延伸到地面。放下系链的过程必须快，整个过程可能改变人造卫星的重心点。

　　为了保持整个太空电梯系统的稳定性，德比内伊指出，这根系链需要进一步向太空延伸，保持太空电梯达到平衡。因为这是一个非线性系统，系链需要延伸两倍距离，连接固定在一个太空平衡物，例如：一颗适当大小的小行星，在地球旋转同步之外保持平衡性。

　　建造太空电梯的系链必须坚固，承载较重的物体，可以使用石墨烯或者碳纳米管制造。同时，太空电梯的系链需要建造成逐渐变细的结构。德比内伊指出，安装太空电梯的意外损坏包括：太空残骸和微小陨石等。　　2012年，日本大林公司宣称，计划2050年将建造一个太空电梯系统。

http://tech.huanqiu.com/discovery/2014-06/5013775.html

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