從月球繫留一根鋼纜到地球,是否可行?登月成本能否大大降低?

從月球繫留一根鋼纜到地球,是否可行?登月成本能否大大降低?

本文參加百家號科學#了不起的天文航天#系列徵文

其實這個方法挺不錯的,畢竟月球永遠都一面朝著朝著地球,儘管它在自轉,但剛好自轉與公轉一致,存在繫留的條件,那麼如何來實現呢?會有什麼連帶後果嗎?

從月球繫留一根鋼纜到地球,是否可行?登月成本能否大大降低?

月面繫留位置選哪裡?

理論上來看哪裡都可以選,反正月面在我們地球看來是一動都不動,但事實上這個繫留點只能選在月面正中,這是為何?

從月球繫留一根鋼纜到地球,是否可行?登月成本能否大大降低?

月面方點陣圖中已經給我們畫好了,那麼為什麼要選在這裡呢?理由有幾個:

避免給月面增加額外的自轉力矩,破壞潮汐鎖定的狀態月面正中距離最近

前者容易理解,就像小時候玩賤骨頭一樣,狠狠的抽它幾下就轉的更快了,這很容易理解。後者麼,兩個球體之間當然是面對面的那個點是距離,理論上來看選正中比選最旁邊大約要近1700千米左右,這能省下不少錢哦!

繩子拖在地球上?還是繫留起來?

理論上來看,必須要繫留起來,要不然這根繩子被風吹跑了咋辦?那麼可以綁在地球上某個點嗎?我們來看看月球和地球的執行方式:

繫留?

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我們從上圖可知,月球的軌道與地球的赤道平面存在一個夾角,不過這個夾角是會變化的,範圍大約在28。60°至18。30°之間,我們取值中間24°吧,這根繩子如果繫留在地球上某個點的話,那麼有趣的事情就發生了:

月球繞地球公轉約27。32天地球一天自轉一圈

那麼地球每天將拉近月球πD(1-1/27。32)*cos24=35209。43千米

也就是說地球每天將一圈圈卷在地球身上,當然上題是簡化演算,各位有興趣的可以計算得更準確一些。那麼地月平均距離大約是38。4萬千米,估計只需要:

N=38400/35209。43=10。9天,地球自轉就將月球拉倒地球身邊合體了,當然沒有考慮質量引起的自轉變慢以及後續引力加速作用,權當個腦洞算著玩玩哈。

不繫留?

果然繫留是不行的,那麼不繫留呢?又會是個什麼結果?

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遠地點和近地點相差至少4。26萬千米,因此我們必須要按最長的繩子來取值,否則不夠長啊,一個月只有一次能爬上月球,其他的時候那根繩子都在赤道靜止軌道以外,那麼問題來了,按最長的距離計算,近地點的時候怎麼辦?4。26萬千米的距離都能繞地球一圈了,因此會有幾個嚴重後果:

這根常常的繩子拖著會嚴重影響地面建築物,會破壞掉沿途所有的物體,身子山脈另一個結果是可能會卡在某個位置,然後地球一天天將其拉近,然後撞上地球。最後還有一個有趣的事情是,所有能在頭頂看到月亮的位置統統都橫掃一遍

最後一個解釋下,因為地球赤道面和月球公轉面存在比較大的夾角,因此月亮這根系留繩子的破壞範圍會很大哦,簡單算算:

從月球繫留一根鋼纜到地球,是否可行?登月成本能否大大降低?

赤道面與白道面(月球公轉軌道面)交角 = 6°41’黃道面與赤道面交角 = 23°26‘21’‘。448

月光垂直照射的位置為南北30°07’21‘’。448,因此在個範圍內地球表面所有物體都將被這根拖著的繩子橫掃。

有那麼長繩子嗎?

很明顯是沒有的,現代高強度鋼材不被自身拉斷大約是十多千米,碳碳複合材料可以大幅度提高這個距離,據說碳奈米管可以將這個距離提高到成千上萬千米,但這個即使拿來建造太空電梯還嫌不夠,因為差不多需要約10萬千米不被自身拉斷才可以。

從月球繫留一根鋼纜到地球,是否可行?登月成本能否大大降低?

所以我們沒有那根繩子,種花家就在北緯30度附近,那就不用擔心哪天一根恐怖的繩子被月亮拉著橫掃地球啦。

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