一項工程的直接建造費用大致可分為材料成本、人工成本、機械成本、科研成本與雜項之中。
對於太空電梯來說,人工成本和雜項隻是這裏麵最小的一部分,然後就是科研、機械和材料。
先說材料,由於同步軌道空間站高度的橫截麵處的屈服壓力總是大於下部總質量產生的重力,所以材料強度越高電梯就可以做的越纖細,材料強度越低橫截麵積就會隨著高度增加而急劇增大。
屈服強度就是指一個重力加速度的情況下,剛體一端自由下垂,另一端固定時被本身重力拉斷時需要的最小長度。
屈服長度的計算公式為l=p/pg(p為材料的屈服壓強,p材料密度,g重力加速度)
設材料屈服長度l,軌道高度h,那麼需要的段數n必須大於h/l,假設上一段橫截麵是下一段橫截麵的p倍則n越大,p可以做越小,平衡p與n就可以得到需要總材料的最小解。
以普遍的鋼材來說其屈服強度約為五千米,3.6萬公裏差不多需要一萬個分段,第一段3千米第二段也是3千米,如果隻用一根鋼絲那第二段會被拉斷,如果用兩段則第二段會多出額外的負載。.伍2⓪.С○м҈
也就是(5-2)*2=4km,減去第一根3千米的重量第二段還可以載重1km的鋼絲重量。
第三根用n根3km的鋼絲,則n*5-3*3-3*n=2n-9>0,n最少要5根才可負載1km的鋼絲自重。
以此類推,差不多每段需要的鋼絲數量都要翻個倍,然後再翻個一萬次,所以這就是為啥不能用鋼絲當纜繩的原因。
那麼把鋼絲換成碳纖維呢?碳纖維拉伸強度差不多是3.5gpa,密度530kg/立方米,屈服長度就約為577km。
3.6萬公裏就需要53段,加上負載就要100段,設每段360km那麼每根剩餘負載算210km,第一段360km有效負載210km自重,第二段兩根360km負載420km,減去第一段360有效負載就隻有60km了。
第三段就要6根,210km*6-3*360=180km,以此類推最後一段就需要1.5^180根,這依舊是一個很巨大的數字。
聯盟目前能夠量產的碳納米纖維拉伸強度達101.5gpa,是碳纖維的29倍,其屈服強度高達16000千米。
36000/16000=2.25,考慮到安全材料負載大概需要7段,這還隻是一根纜線到同步軌道的耗費。
纜線還需要掛載超導線纜,需要考慮電力係統、防護係統和控製係統負載,再加上運載所需承受的重量這個數字實際上可能還需要翻倍。
單從一條完整的太空電梯軌道所需的材料來計算,這就需要超萬億歐元,這是什麼概念?
同時期美國的年gdp才一萬億美元,一條軌道就要了聯盟一年的gdp,但gdp這玩意說實話該分配的都分配好了。
不可能全部撥給太空電梯,也就是說聯盟實際最多隻能夠拿出20%的gdp來建造太空電梯。
這樣一來建造周期與成本又要再度提高,這讓萊茵不得不考慮是否該修改太空電梯的建造方式。
頭大,非常頭大。
剛剛返回到作戰指揮室裏的萊茵閉著眼暫停了這方麵的思考,她好像有些理解古一為什麼會選擇卸任了。
想想看,往日的同僚都隨著時間的流逝而死亡,隻有她一個因為肩上的責任不得不繼續守護地球。
對抗外敵的壓力和對於竊取(強搶)多瑪姆能量的厭惡,不斷見到親朋好友的悲傷讓她在看到天賦絕佳的斯特蘭奇後選擇了卸任死亡。
長歎了口氣,萊茵搖搖頭將雜七雜八的想法甩出去重新構建方案。
目前最大的拖油瓶就是太空電梯,聯盟想要獨自造完這東西怕是得砸鍋賣鐵了,所以一方麵要重新設計方案節省成本另一方麵要加大其他國家對其的投資。