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乘電梯到太空

世界有超過100億的人口,但到現在為止曾經上過太空的人應該不超過100人,首先因為太空船的燃料費驚人,而且當太空船離開地球時,太空人雖然承受3-5倍的地深吸力,並且當太空船穿過大氣層時,人體會受到很大的震動,所以能夠上太空的人實在少之有少。
不過,近年有很多人研究太空旅行團,當中最有名的就是維珍集團的主席─Richard Branson,他的理念都是設計一些低廉的太空船,讓普通人都可以一嚐太空旅遊的滋味。另外,日本亦出現了一個名為「Japan Space Elevator Association」(宇宙太空電梯協會) ,它們銳意建造一部可以通往太空的電梯,這樣旅客便可以簡單地乘坐這部電梯到達太空,而且由於電梯已是室內密封的空間,旅客便不需要穿上太空衣到達太空,並且不需要承受穿過大氣層的壓力,亦不用需要承受超過3-5倍地深吸力的壓力,所以一般體質的人仕都可以上太空。
但是如何建造一座22,000裡的電梯呢? 結構又如何承擔呢?
現在世界最高的大樓─哈拉法塔都只是840m高,結構部件已是異常巨大,而且做價驚人。如果要做22,000里高的建築物又談何容易呢? 甚至可以說是不可能。

但是日本的一眾工程師想出一個絕妙的方法,就是利用超級鋼纜把電梯的基坐來連接人造衛星,這樣結構部件便會成拉力(extension) 而不是受壓(compression) 。簡單一點來說,就好像一個鏈球運動員一樣,他用力把鏈球不斷地根據自己的重心而旋轉,這樣連結的鋼纜便成拉力,這便是物理學上所說的Circular motion (圓周運動) 。
在這樣的情況,人造衛星就是重量(比喻作鏈球) ,基坐就比喻作運動員的重心。只要當人造衛星以均速圍繞地球旋轉,即是旋轉的速度與地球自轉的速度相同,這樣人造衛星便可以以同一角度來與地球連接,而鋼纜都不會因此而變得彎曲,無論地球發生海嘯、颱風都不會影響鋼纜的角度,因為它的角度是在乎人造衛星與地球之間的角度,除非地球出現大地震/地殼移動,否則鋼纜的角度是不變的。電梯便可以根據這角度來運送旅客至太空。
現在的挑戰是如何製造一條比鋼強180的納米炭纖維的鋼管,現在這電梯需要的納米炭纖維鋼管都要比現存的強4倍。所以現在由日本大學的教授來研究這物料,而整個研究項目可達至600億港元,現在整個研究項目不是由日本政府全資研究,反而是由多個財團合資發展。
不過,奇怪的是就算可以帶來大量的旅客都未必可以收回600多億的投資成本,這項目到底為何可以吸引如此多的財團來參與投資呢?
這電梯不單可以把人送到太空,還可以把垃圾/高污染的廢物送至外太空,這樣便可以解決地球過多垃圾的問題。
另外,如果要把人造衛星的轉速調至與地球自轉相同的話,人造衛星的就必須要在地球赤道之上,所以赤道之上的空間同樣是地球資源的一部分,但是由於現在聯合國沒有權力控制/管理太空的資源,因此各國都不斷盡快放出人造衛星來霸占赤道之上的空間,而這部電梯將可以有助已佔領太空的國家進一步統戰太空。
最重要的一點,現在月球上其中一種的礦石擁有helium-3,這是高效能的能源,現在研究發現只要25噸的礦石(一艘穿梭機的份量)便足以整個美國使用一年。如果這部電梯可以連接到月球的話,便可以定時派人/機械人到月球開採礦石,不用使用穿梭機這般高風險和高成本的方法來開採,這電梯的出現便可以為自身的國家/地球帶來源源不絕的能源和無限的財富,甚至可以控制未來的世界。

關於哈拉發塔:
http://blog.sina.com.cn/s/blog_60a67d9e0100hwx2.html

關於Japan Space Elevator Association
http://jsea.jp/en/
關於月球能源:
http://www.abc.net.au/news/newsitems/200411/s1252715.htm




乘电梯到太空

世界有超过100亿的人口,但到现在为止曾经上过太空的人应该不超过100人,首先因为太空船的燃料费惊人,而且当太空船离开地球时,太空人虽然承受3-5倍的地深吸力,并且当太空船穿过大气层时,人体会受到很大的震动,所以能够上太空的人实在少之有少。

不过,近年有很多人研究太空旅行团,当中最有名的就是维珍集团的主席─Richard Branson,他的理念都是设计一些低廉的太空船,让普通人都可以一尝太空旅游的滋味。另外,日本亦出现了一个名为「Japan Space Elevator Association」(宇宙太空电梯协会) ,它们锐意建造一部可以通往太空的电梯,这样旅客便可以简单地乘坐这部电梯到达太空,而且由于电梯已是室内密封的空间,旅客便不需要穿上太空衣到达太空,并且不需要承受穿过大气层的压力,亦不用需要承受超过3-5倍地深吸力的压力,所以一般体质的人仕都可以上太空。

但是如何建造一座22,000里的电梯呢? 结构又如何承担呢?

现在世界最高的大楼─哈拉法塔都只是840m高,结构部件已是异常巨大,而且做价惊人。如果要做22,000里高的建筑物又谈何容易呢? 甚至可以说是不可能。

 

 

但是日本的一众工程师想出一个绝妙的方法,就是利用超级钢缆把电梯的基坐来连接人造卫星,这样结构部件便会成拉力(extension) 而不是受压(compression) 。简单一点来说,就好像一个链球运动员一样,他用力把链球不断地根据自己的重心而旋转,这样连结的钢缆便成拉力,这便是物理学上所说的Circular motion (圆周运动) 。

在这样的情况,人造卫星就是重量(比喻作链球) ,基坐就比喻作运动员的重心。只要当人造卫星以均速围绕地球旋转,即是旋转的速度与地球自转的速度相同,这样人造卫星便可以以同一角度来与地球连接,而钢缆都不会因此而变得弯曲,无论地球发生海啸、台风都不会影响钢缆的角度,因为它的角度是在乎人造卫星与地球之间的角度,除非地球出现大地震/地壳移动,否则钢缆的角度是不变的。电梯便可以根据这角度来运送旅客至太空。

现在的挑战是如何制造一条比钢强180的纳米炭纤维的钢管,现在这电梯需要的纳米炭纤维钢管都要比现存的强4倍。所以现在由日本大学的教授来研究这物料,而整个研究项目可达至600亿港元,现在整个研究项目不是由日本政府全资研究,反而是由多个财团合资发展。

不过,奇怪的是就算可以带来大量的旅客都未必可以收回600多亿的投资成本,这项目到底为何可以吸引如此多的财团来参与投资呢?

这电梯不单可以把人送到太空,还可以把垃圾/高污染的废物送至外太空,这样便可以解决地球过多垃圾的问题。

另外,如果要把人造卫星的转速调至与地球自转相同的话,人造卫星的就必须要在地球赤道之上,所以赤道之上的空间同样是地球资源的一部分,但是由于现在联合国没有权力控制/管理太空的资源,因此各国都不断尽快放出人造卫星来霸占赤道之上的空间,而这部电梯将可以有助已占领太空的国家进一步统战太空。

最重要的一点,现在月球上其中一种的矿石拥有helium-3,这是高效能的能源,现在研究发现只要25吨的矿石(一艘穿梭机的份量)便足以整个美国使用一年。如果这部电梯可以连接到月球的话,便可以定时派人/机械人到月球开采矿石,不用使用穿梭机这般高风险和高成本的方法来开采,这电梯的出现便可以为自身的国家/地球带来源源不绝的能源和无限的财富,甚至可以控制未来的世界。

 

关于Japan Space Elevator Association

http://jsea.jp/en/

关于月球能源:

http://www.abc.net.au/news/newsitems/200411/s1252715.htm




未來無炭城市—Masdar carbon Neutral city

上一會介紹了一個構想的浮台城市,但這個概念城市還在一個概念階段,但今日將會為大家介紹一個比較真實的概念城市。

這個無炭城市由英國著名建築師—Norman Foster設計的,是位於阿布達比(Abu Dhabi) 市郊的地方,連接阿布達比機場和多個大型的規劃項目如Yas island、Raha Beach等項目。整個項目佔地6平方公里,即大約半個香港島的面積或整個故宮連同北、中、南海公園的面積。整個城市的人口只有50,000人,但整個項目的做價到220億美元,做價與整個香港機場項目相近。若以每個單位來計算,這項目極可能是最高成本的住宅項目。

這項目當然包含商業、娛樂、教育、醫療、住宅、文化、教育等多種設施的衛星城市,但這項目的焦點自然不是它的做價和規模,而是它在能源和廢物上的處理。

這項目設立大型的風力發電、地熱能發電、太陽能發電的設施,這些設施的發電量足以滿足50,000人口的要求。為了盡量加強太陽能發電的效益,整個項目以東北至西南的中軸線,務求減少太陽黑影來降低太陽能的發電效能,而且每塊太陽能發電都可以調節因太陽角度上的不同而作出調整。

整個項目的建築都盡量採用自然通風和自然採光,盡量減少對能源的要求,盡量利用自然通風來令大廈降溫。整個項目內是完全沒有汽車的,只有火車、單軌火車和電動汽車(像高球車般的電動車) ,務求令整個項目變得無二氧化炭的空間。

為了進一步減少人類對能源上的需求,每個小區都設有各種基本設施,住客可以在200m的步行範圍內找到工作、娛樂、文化等設施,這完全打破了現代人的生活模式,一般人都需要乘車上班和上學,就算要購物都很可能需要到達另一區,所以對能源的需要不少。但Foster提出這個200m步行生活圈,就是要減少人類花在交通上所需要的時間和能源。就算住客萬一需要離開這小區,都是盡量依靠電動化火車和汽車來連接,完全不用汽油等不能循環的石化能源。

至於廢物方面,有機廢物自然會被循環再用作肥田料,無機廢料都會經過慮化處理來循環再用。至於污水處理就更加厲害,污水會經過納米的過慮器,令世上最細的細菌、污染物都隔絕了,所以就算從廁所排出的污水都可以一經過慮之後,便可以飲用,這樣便可以大幅減少80%的用水。

大家請不要忘記阿布達比是位於沙漠地帶,所有食水都是來自海水化淡廠,因此耗能量驚人,再加上很多沙漠地帶同時在白天需要降溫、晚上需要保溫的情況,如果能夠令建築物同時做出保溫和降溫的話,確實是一大突破。

現在世界上還未能出現完全零炭的小區,如果這個城市真的能做到完全零炭的城市的話,絕對是人類生活模式上的極大創舉。

這項目現在還在設計階段,而且是Foster & Partners 在經濟下滑時的主要收入來源,現在這項目好像還是如常進行,大家可能有機會見到這個完全不計成本的環保城市。

下會將會是介紹另一種新的環保能源。




未来无炭城市—Masdar carbon Neutral city

上一会介绍了一个构想的浮台城市,但这个概念城市还在一个概念阶段,但今日将会为大家介绍一个比较真实的概念城市。

这个无炭城市由英国著名建筑师—Norman Foster设计的,是位于阿布达比(Abu Dhabi) 市郊的地方,连接阿布达比机场和多个大型的规划项目如Yas islandRaha Beach等项目。 整个项目占地6平方公里,即大约半个香港岛的面积或整个故宫连同北、中、南海公园的面积。 整个城市的人口只有50,000人,但整个项目的做价到220亿美元,做价与整个香港机场项目相近。 若以每个单位来计算,这项目极可能是最高成本的住宅项目。

这项目当然包含商业、娱乐、教育、医疗、住宅、文化、教育等多种设施的卫星城市,但这项目的焦点自然不是它的做价和规模,而是它在能源和废物上的处理。

这项目设立大型的风力发电、地热能发电、太阳能发电的设施,这些设施的发电量足以满足50,000人口的要求。 为了尽量加强太阳能发电的效益,整个项目以东北至西南的中轴线,务求减少太阳黑影来降低太阳能的发电效能,而且每块太阳能发电都可以调节因太阳角度上的不同而作出调整。

整个项目的建筑都尽量采用自然通风和自然采光,尽量减少对能源的要求,尽量利用自然通风来令大厦降温。 整个项目内是完全没有汽车的,只有火车、单轨火车和电动汽车(像高球车般的电动车) ,务求令整个项目变得无二氧化炭的空间。

为了进一步减少人类对能源上的需求,每个小区都设有各种基本设施,住客可以在200m的步行范围内找到工作、娱乐、文化等设施,这完全打破了现代人的生活模式,一般人都需要乘车上班和上学,就算要购物都很可能需要到达另一区,所以对能源的需要不少。 但Foster提出这个200m步行生活圈,就是要减少人类花在交通上所需要的时间和能源。 就算住客万一需要离开这小区,都是尽量依靠电动化火车和汽车来连接,完全不用汽油等不能循环的石化能源。

至于废物方面,有机废物自然会被循环再用作肥田料,无机废料都会经过虑化处理来循环再用。 至于污水处理就更加厉害,污水会经过纳米的过虑器,令世上最细的细菌、污染物都隔绝了,所以就算从厕所排出的污水都可以一经过虑之后,便可以饮用,这样便可以大幅减少80%的用水。

大家请不要忘记阿布达比是位于沙漠地带,所有食水都是来自海水化淡厂,因此耗能量惊人,再加上很多沙漠地带同时在白天需要降温、晚上需要保温的情况,如果能够令建筑物同时做出保温和降温的话,确实是一大突破。

现在世界上还未能出现完全零炭的小区,如果这个城市真的能做到完全零炭的城市的话,绝对是人类生活模式上的极大创举。

这项目现在还在设计阶段,而且是Foster & Partners 在经济下滑时的主要收入来源,现在这项目好像还是如常进行,大家可能有机会见到这个完全不计成本的环保城市。

下会将会是介绍另一种新的环保能源。