Ống nano cacbon dây thừng, là ngàn tinh cảng nhất trung tâm kỹ thuật, cũng là khó nhất gặm xương cốt.
Vũ trụ thang máy khái niệm cũng không mới mẻ. Sớm tại hai mươi thế kỷ, nhà khoa học liền đưa ra quá dùng một cây dây thừng liên tiếp mặt đất cùng vũ trụ, thông qua thang máy buồng thang máy vận chuyển nhân viên cùng hàng hóa. Nhưng ngay lúc đó kỹ thuật điều kiện xa xa không đủ —— dây thừng thép cường độ chỉ có ống nano cacbon 1%, nếu dùng tàu điện ngầm dùng dây thừng thép tạo vũ trụ thang máy, dây thừng tự thân trọng lượng liền sẽ đem nó kéo đoạn.
Ống nano cacbon xuất hiện thay đổi này hết thảy. Nó lý luận kháng kéo cường độ là cương một trăm lần, mật độ chỉ có cương sáu phần chi nhất, là đã biết tài liệu trung so cường độ tối cao. Nhưng “Lý luận” cùng “Công trình” chi gian khoảng cách, cách toàn bộ tài liệu khoa học hồng câu.
Cảng tự do dây thừng dùng chính là đời thứ nhất ống nano cacbon kỹ thuật. Loại này tài liệu phần tử sắp hàng tồn tại nhỏ bé khuyết tật, ở vi mô chừng mực thượng, nguyên tử cacbon lục nguyên hoàn kết cấu không phải hoàn mỹ đơn tinh, mà là nhiều tinh tụ hợp thể —— vô số nhỏ bé tinh viên đua ở bên nhau, tinh viên chi gian biên giới chính là ứng lực tập trung điểm. Đương dây thừng thừa nhận sức kéo khi, này đó tinh giới sẽ trở thành vết rạn khởi điểm, theo thời gian chuyển dời, vết rạn mở rộng, cuối cùng dẫn tới đứt gãy.
Tiền học quân phương án, là từ căn bản thượng thay đổi ống nano cacbon phần tử phương thức sắp xếp —— từ nhiều tinh biến thành đơn tinh.
Đơn tinh ống nano cacbon, nguyên cây ống nano cacbon chính là một cái liên tục tinh thể khu vực, nguyên tử cacbon dựa theo lục nguyên hoàn quy luật sắp hàng, tinh giới mật độ trên diện rộng hạ thấp. Ở vi mô mặt thượng, nó càng tiếp cận hoàn mỹ phần tử liên. Loại này tài liệu thực tế cường độ là nhiều tinh ống nano cacbon gấp hai trở lên, mệt nhọc thọ mệnh là người sau gấp mười lần trở lên. Nếu có thể sản xuất hàng loạt, ngàn tinh cảng dây thừng liền có thể thừa nhận càng cao ứng lực, thang máy buồng thang máy tốc độ liền có thể trên diện rộng tăng lên, hơn nữa an toàn tính càng cao, giữ gìn chu kỳ càng dài.
Tiền học quân phương án là dùng laser huyền phù đun nóng pháp sinh trưởng đơn tinh ống nano cacbon. Cơ bản nguyên lý là: Đem than nguyên khí thể thông nhập một cái cực nóng phản ứng thất, dùng laser thúc đem chất xúc tác hạt huyền phù ở khí thể trung, đun nóng đến 2500 độ trở lên, nguyên tử cacbon ở chất xúc tác mặt ngoài trầm tích, dựa theo đơn tinh quy luật sinh trưởng thành ống nano cacbon.
Nguyên lý này ở phòng thí nghiệm đã bị chứng minh rồi. Nhưng muốn từ phòng thí nghiệm đi hướng công nghiệp sinh sản, yêu cầu giải quyết ba cái vấn đề:
Đệ nhất, độ ấm khống chế. Đơn tinh sinh trưởng yêu cầu độ ấm phạm vi là 2300 độ đến 2800 độ, độ chênh lệch nhiệt độ trong ngày không thể vượt qua hai độ. Ở hai ngàn nhiều độ cực nóng hạ khống chế hai độ độ chênh lệch nhiệt độ trong ngày, tương đương với ở luyện cương lò làm phẫu thuật.
Đệ nhị, liên tục tính. Phòng thí nghiệm một lần chỉ có thể sinh trưởng mấy mm lớn lên ống nano cacbon, nhưng ngàn tinh cảng yêu cầu chính là vượt qua ba vạn 6000 km lớn lên dây thừng —— tuy rằng là vô số căn ống nano cacbon giảo hợp thành, nhưng mỗi một cây đơn ti chiều dài ít nhất muốn đạt tới km cấp, mới có thể bảo đảm dây thừng chỉnh thể cường độ.
Đệ tam, lương phẩm suất. Phòng thí nghiệm lương phẩm suất có thể rất thấp, bởi vì làm thực nghiệm bất kể phí tổn. Nhưng công nghiệp sinh sản không được. Nếu lương phẩm suất chỉ có 0.3%, dây thừng phí tổn liền sẽ cao đến con số thiên văn, kỳ hạn công trình cũng sẽ vô hạn kéo dài.
Tiền học quân mang theo một cái 400 người đoàn đội, ở C quốc Tây Bắc bộ sa mạc kiến một tòa chiếm địa hai km vuông ống nano cacbon nơi sản sinh. Lựa chọn sa mạc nguyên nhân rất đơn giản: Nơi này rời xa dân cư dày đặc khu, vạn nhất phát sinh sự cố, ảnh hưởng phạm vi nhưng khống; đồng thời, sa mạc khô ráo khí hậu có lợi cho sinh sản hoàn cảnh khống chế.
Căn cứ trung ương là một tòa 30 mét cao sinh trưởng lò, hình dạng giống một tòa đảo khấu chung, tường ngoài là ba tầng kết cấu: Nội tầng là nại cực nóng gốm sứ hợp lại tài liệu, trung gian là nước lạnh tường kép, ngoại tầng là chân không tuyệt nhiệt tầng. Bếp lò bên trong là sinh trưởng thất, đường kính hai mét, độ cao 10 mét, tràn ngập Argon khí cùng hydro hỗn hợp khí thể, áp lực khống chế ở 0.5 cái áp suất không khí.
Sinh trưởng thất trung tâm là laser huyền phù hệ thống. Sáu đài cao công suất CO2 máy phát laze từ bất đồng góc độ chiếu xạ sinh trưởng thất trung ương chất xúc tác hạt —— thiết - Nickel hợp kim nano bột phấn, viên kính chỉ có 50 nano. Laser thúc đem chất xúc tác đun nóng đến 2600 độ, làm này huyền phù ở khí thể trung, than nguyên khí thể ( metan cùng Êtilen chất hỗn hợp ) ở chất xúc tác mặt ngoài phân tách, nguyên tử cacbon trầm tích, sinh trưởng thành ống nano cacbon.
Cái này quá trình thoạt nhìn rất đơn giản, nhưng thực tế thao tác trung, mỗi một giây đồng hồ đều ở cùng vật lý định luật vật lộn.
Cái thứ nhất vấn đề là nhiệt đối lưu. Ở hai ngàn nhiều độ cực nóng hạ, sinh trưởng trong nhà khí thể sẽ sinh ra kịch liệt đối lưu, nhiệt khí lưu bay lên, khí lạnh chảy xuống hàng, tốc độ chảy có thể đạt tới mỗi giây mấy thước. Đối lưu sẽ nhiễu loạn chất xúc tác hạt vị trí, làm này lệch khỏi quỹ đạo laser thúc tiêu điểm, độ ấm sậu hàng, sinh trưởng đình chỉ.
Tiền học quân giải quyết phương án là ở sinh trưởng trong nhà thành lập một tổ tinh vi lưu tràng khống chế trang bị —— mười hai đài mini phun khí miệng, trang bị ở sinh trưởng thất bất đồng độ cao cùng góc độ, thông qua máy tính thật thời tính toán cùng điều chỉnh, phun ra bất đồng áp lực cùng độ ấm Argon khí, hình thành một cái ổn định nhiệt chướng tầng, đem sinh trưởng khu vực cùng đối lưu khu vực cách ly mở ra.
Này bộ hệ thống khống chế thuật toán có 30 vạn hành số hiệu, từ tiền học quân thân thủ tham dự biên soạn. Mỗi một đài phun khí miệng hưởng ứng tốc độ là một phần ngàn giây, áp lực độ chặt chẽ là 0.1 khăn, độ ấm độ chặt chẽ là 0.1 độ.
Cái thứ hai vấn đề là chất xúc tác thọ mệnh. Ở hai ngàn nhiều độ cực nóng hạ, thiết - Nickel hợp kim hạt nano sẽ dần dần bốc hơi, viên kính thu nhỏ lại, thôi hóa hoạt tính giảm xuống. Một viên chất xúc tác hạt từ 50 nano bốc hơi đến hoàn toàn biến mất, ước chừng yêu cầu hai mươi phút. Hai mươi phút nội, nó có thể sinh trưởng ra ống nano cacbon chiều dài ước chừng là một trăm micromet.
Một trăm micromet. Ngàn tinh cảng yêu cầu chính là km cấp chiều dài đơn tinh ống nano cacbon.
Tiền học quân suy nghĩ ba tháng, đưa ra một cái lớn mật phương án: Liên tục bổ liêu.
Ở sinh trưởng trong quá trình, không ngừng hướng sinh trưởng trong nhà rót vào tân chất xúc tác hạt, đồng thời dùng tĩnh điện tràng đem đang ở sinh trưởng ống nano cacbon dẫn đường đến một cái xoay tròn thu thập luân thượng, làm ống nano cacbon ở sinh trưởng đồng thời bị quấn quanh lên, hình thành một cái liên tục ti thúc.
Cái này phương án tại lý luận thượng là được không, nhưng công trình thực hiện cực kỳ khó khăn. Bởi vì sinh trưởng trong nhà độ ấm cao tới hai ngàn nhiều độ, bất luận cái gì máy móc trang bị đều không thể trực tiếp duỗi nhập sinh trưởng thất tiến hành thao tác. Tiền học quân giải quyết phương án là dùng điện từ trường tới thao túng chất xúc tác hạt —— ở sinh trưởng bên ngoài bộ trang bị một tổ siêu dẫn điện nam châm, thông qua điều tiết cường độ từ trường, đem tân chất xúc tác hạt chính xác mà chuyển vận đến laser thúc tiêu điểm vị trí, đồng thời đem lão hoá hạt di sinh ra trường khu vực.
Siêu dẫn điện nam châm yêu cầu ở âm 196 độ nitơ lỏng độ ấm tan tầm làm, mà sinh trưởng trong nhà độ ấm là 2600 độ. Độ chênh lệch nhiệt độ trong ngày gần 2800 độ. Hai loại cực đoan trạng thái chi gian chỉ cách một tầng 30 centimet hậu gốm sứ hợp lại vách tường.
Nhiệt ứng lực phân tích biểu hiện, gốm sứ vách tường trong ngoài mặt ngoài độ chênh lệch nhiệt độ trong ngày sẽ dẫn tới thật lớn nhiệt ứng lực, tài liệu mệt nhọc thọ mệnh khả năng chỉ có mấy trăm giờ. Nói cách khác, mỗi mấy trăm giờ liền yêu cầu đình cơ đổi mới gốm sứ vách tường, này đối với công nghiệp sinh sản tới nói là không thể tiếp thu.
Tiền học quân lại hoa sáu tháng, tìm được rồi một loại kiểu mới gốm sứ hợp lại tài liệu —— chưng khô khuê - chưng khô cáo - Graphen nhiều tầng hợp lại kết cấu. Loại này tài liệu nhiệt đạo suất cực thấp, nhưng kháng nhiệt chấn tính năng cực hảo, có thể ở 2800 độ cực nóng cùng nitơ lỏng nhiệt độ thấp chi gian lặp lại tuần hoàn mà không rạn nứt. Nó bí mật ở chỗ nhiều tầng kết cấu: Mỗi một tầng đều có bất đồng nhiệt hệ số giãn nở, đương độ ấm biến hóa khi, tầng cùng tầng chi gian giao diện sẽ hấp thu cùng phân tán nhiệt ứng lực, phòng ngừa vết rạn mở rộng.
Loại này tài liệu phối phương là C quốc một vị 72 tuổi lão tài liệu nhà khoa học ở về hưu tiền tam tháng đưa ra. Hắn ở phòng thí nghiệm nghiên cứu 40 năm gốm sứ hợp lại tài liệu, viết quá 300 nhiều thiên luận văn, mang quá 60 nhiều nghiên cứu sinh, nhưng chưa từng có người nào kêu lên hắn “Đại sư”. Hắn chỉ là ngày qua ngày mà thiêu chế gốm sứ, làm thí nghiệm, viết báo cáo, sau đó thiêu chế càng nhiều gốm sứ.
Hắn cuối cùng một thiên luận văn, chính là về chưng khô khuê - chưng khô cáo - Graphen nhiều tầng hợp lại kết cấu. Luận văn phát biểu sau ba tháng, hắn qua đời. Tiền học quân ở lễ truy điệu thượng đứng ở cuối cùng một loạt, cúc ba cái cung, sau đó trở lại phòng thí nghiệm, tiếp tục công tác.
2048 năm, đơn tinh ống nano cacbon liên tục sinh sản công nghệ rốt cuộc thành thục.
5 năm thời gian. 400 người đoàn đội. 4000 trăm triệu đầu tư. Ba vạn 7000 thứ thất bại thực nghiệm.
Lương phẩm suất từ 0.3% tăng lên tới 73%. Đơn căn ống nano cacbon liên tục sinh trưởng chiều dài đạt tới 1200 mễ —— không phải 1200 km, là 1200 mễ. Cái này chiều dài đủ để giảo hợp thành dây thừng, nhưng dây thừng đem từ mấy ngàn vạn căn đơn tinh ống nano cacbon ti thúc tạo thành, mỗi một cây ti thúc đều là thông qua liên tục sinh trưởng, ghép nối, quấn quanh mà thành. Kháng kéo cường độ đạt tới 40 cát khăn, là nhiều tinh ống nano cacbon một chút gấp ba, là dây thép 40 lần. Mệt nhọc thọ mệnh thí nghiệm biểu hiện, ở ngàn tinh cảng thiết kế ứng lực trình độ hạ, dây thừng lý luận thọ mệnh vượt qua 50 năm.
40 cát khăn. Không phải 120 cát khăn. Tài liệu khoa học tiến bộ chưa bao giờ là gấp mười lần gấp mười lần nhảy, là một chút gấp ba, một chút năm lần, là vô số người dùng cả đời đổi lấy mấy phần trăm.
“Các ngươi đem dây thừng cường độ đề cao 30%.” Cảng tự do tài liệu tổng giám đang xem xong thí nghiệm báo cáo sau nói. Hắn thanh âm thực bình tĩnh, nhưng nắm báo cáo tay ở hơi hơi phát run.
“Không,” tiền học quân trả lời, “Chúng ta chỉ là đem mỗi một cây than đều đặt ở càng nên phóng vị trí thượng.”
Dây thừng trải từ 2048 năm bắt đầu, phân ba cái giai đoạn. Cùng trực giác tương phản, trải không phải từ mặt đất hướng về phía trước, mà là từ vũ trụ hướng mặt đất —— bởi vì một cây vượt qua ba vạn 6000 km lớn lên dây thừng, sở hữu trọng lượng đủ để đem bất luận cái gì trung gian miêu điểm túm hồi tầng khí quyển. Duy nhất biện pháp, là làm vũ trụ quả nhiên lực ly tâm tới gánh vác dây thừng đại bộ phận trọng lượng.
Đệ nhất giai đoạn là ở địa cầu đồng bộ quỹ đạo ở ngoài kiến tạo xứng trọng miêu trạm. Địa cầu đồng bộ quỹ đạo độ cao ước ba vạn 6000 km, ở cái này độ cao thượng, vệ tinh quỹ đạo chu kỳ cùng địa cầu tự quay chu kỳ tương đồng. Nhưng vũ trụ thang máy dây thừng đỉnh yêu cầu đặt ở đồng bộ quỹ đạo ở ngoài —— thông thường là ba vạn 6000 km lại ra bên ngoài kéo dài mấy vạn km —— như vậy lực ly tâm mới có thể vượt qua địa cầu dẫn lực, cung cấp một cái ổn định hướng ra phía ngoài sức kéo. Một con thuyền trọng hình trải phi thuyền “Ngàn miêu -01” hào mang theo dây thừng vũ trụ đoan, phi để khoảng cách mặt đất bốn vạn 2000 km dự định vị trí. Phi thuyền ở chỗ này triển khai một cái đường kính hai km vòng tròn xứng trọng kết cấu, dùng 3000 tấn vứt bỏ hỏa tiễn cấp cùng tiểu hành tinh khai thác quặng sắt tra bỏ thêm vào, tổng chất lượng đạt tới 1 vạn 2 ngàn tấn. Dây thừng đỉnh miêu định ở cái này xứng trọng kết cấu thượng.
Đệ nhị giai đoạn là xuống phía dưới phóng thích. Xứng trọng kết cấu vào chỗ sau, dây thừng bắt đầu hướng địa cầu phương hướng thong thả phóng thích. Phóng thích tốc độ bị nghiêm khắc khống chế ở mỗi giờ 50 km —— quá nhanh sẽ dẫn tới dây thừng đong đưa, quá chậm tắc kỳ hạn công trình quá dài. Một con thuyền chuyên dụng “Phô lãm tuần dương hạm” dọc theo dây thừng xuống phía dưới bò sát, một bên phóng thích một bên dùng máy móc cánh tay đem dây thừng dẫn vào dự thiết hướng phát triển ròng rọc hệ thống, phòng ngừa này quấn quanh hoặc xoay chuyển. Tuần dương hạm tự thân mang theo nhiên liệu cùng tư thái khống chế hệ thống, tùy thời điều chỉnh dây thừng sức dãn cùng phương hướng.
Này nhất giai đoạn lớn nhất nguy hiểm là dây thừng tự trọng. Đương dây thừng phóng thích đến hai vạn km độ cao khi, từ xứng trọng kết cấu đến phóng thích quả nhiên tích lũy trọng lượng đã đạt tới mấy trăm tấn —— cái này sức kéo toàn bộ từ vũ trụ quả nhiên xứng trọng kết cấu gánh vác. Xứng trọng kết cấu thiết kế miêu cố lực là hai ngàn tấn, an toàn dư lượng sung túc. Nhưng dây thừng bản thân kháng kéo cường độ cần thiết trải qua tinh vi tính toán: Ở ba vạn 6000 km chiều dài khi, dây thừng đỉnh ( vũ trụ đoan ) thừa nhận sức kéo lớn nhất, ước 1200 tấn; đáy ( mặt đất đoan ) sức kéo bằng không. Đơn tinh ống nano cacbon đứt gãy sức chịu đựng ước một vạn tấn, 1200 tấn công tác ứng lực hệ số an toàn vượt qua tám.
Đệ tam giai đoạn là mặt đất bắt được. Đương dây thừng đáy giảm xuống đến hai mươi km độ cao khi, mặt đất di động ngôi cao bắt đầu tham gia. Một con thuyền trời cao trường hàng khi tàu bay mang theo một cây dẫn đường thằng lên không đến mười tám km độ cao, cùng giảm xuống trung dây thừng đáy hội hợp. Dẫn đường thằng từ cao cường độ phương luân sợi chế thành, đường kính năm mm, chiều dài 25 km, đáy miêu cố ở di động ngôi cao thượng. Hai đoạn dây thừng ở mười tám km trời cao hoàn thành nối tiếp sau, dây thừng đáy thông qua dẫn đường thằng thong thả hạ phóng đến di động ngôi cao, cuối cùng miêu cố ở ngôi cao trung ương khóa khẩn cơ cấu thượng.
Toàn bộ nối tiếp quá trình dùng 72 giờ. Dẫn đường thằng thừa nhận lớn nhất sức kéo không đến một tấn, xa thấp hơn này đứt gãy sức chịu đựng, an toàn nhũng dư sung túc.
Nhất thời khắc nguy hiểm không phải nối tiếp bản thân, mà là dây thừng đáy từ “Tự do treo” trạng thái chuyển biến vì “Mặt đất miêu cố” trạng thái trong nháy mắt kia —— toàn bộ dây thừng sức dãn phân bố sẽ hoàn toàn thay đổi, đỉnh sóng sẽ dọc theo mấy vạn km lớn lên dây thừng hướng về phía trước truyền lại, khả năng dẫn phát kịch liệt chấn động.
“Này liền giống ở một cây mấy vạn km lớn lên cầm huyền thượng bắn một cái âm phù,” tiền học quân sau lại nói, “Chúng ta cần thiết ở âm phù tới xứng trọng đoan phía trước đem nó tiêu rớt.”
Tiêu rớt phương pháp là ở dây thừng thượng mỗi cách 500 km trang bị một tổ chủ động thức giảm dần khí —— từ áp điện gốm sứ chế thành trí năng kết cấu, đương truyền cảm khí thí nghiệm đến chấn động tần suất khi, giảm dần khí lấy tương phản tướng vị chấn động, giống tiêu âm tai nghe giống nhau đem dao động triệt tiêu. Này bộ hệ thống là lâm nếu khê thiết kế, nàng ở làm động khí lúc sau lại gặm xuống này khối xương cứng.
Ở đệ nhị giai đoạn trải mấu chốt tiết điểm, phụ trách dây thừng sức dãn kiểm tra kỹ sư A Lệ nhã · trong thẻ mạc oa đi vào tiền núi xa lâm thời chỉ huy khoang, đem số liệu đầu cuối đưa tới trước mặt hắn, dùng mang theo trung á khẩu âm ngắn gọn ngữ điệu báo cáo: “Tiền tổng, ba vạn hai ngàn km khu gian đơn tinh đoạn liên tục suất 91%, kéo mạn quang phổ toàn bộ đủ tư cách.” Tiền núi xa gật gật đầu, ở báo cáo thượng ký tên, A Lệ nhã liền xoay người quay trở về công vị, giống này 5 năm gian vô số lần hội báo giống nhau, bình tĩnh mà lưu loát.
Đệ tam giai đoạn là từ ba vạn 6000 km đến xứng trọng đoan, xứng trọng kết cấu ở vào trạm không gian bên ngoài, dùng cho kéo chặt nguyên cây dây thừng, tiêu trừ các độ cao thượng sức dãn dao động.
Dây thừng trải trong quá trình, nhất thời khắc nguy hiểm là 2049 năm kia tràng thái dương phong bạo.