如果从地球到月球安装一个电梯,方便大家登月旅游,大约需要多少钱?

宫粽


这样的设想很有意思,其实很早之前就有科学家提出了这样的想法,只是目前想要实现难度还是很大的。


地球与月球的距离,在近月点的时候是36.3万公里,远月点的时候是40.5万公里,平均距离38万公里,月地距离可以说时时刻刻都在发生着变化。所以搭建月地电梯的时候,是不能直接连接着月球的,必须要在太空电梯的缆绳之间设置一些转换连接点。也就是说从地球搭一个电梯到月球的话,这个电梯也必须是分为好几段的。

但是虽然设想有这么设想,但是一方面费用高昂,另一方面则是因为没有人能够制造出长达数万公里而且还强度符合要求的缆绳。如果现在有那么一种绳子可以满足强度要求的话,那就是碳纳米绳,但是这种绳子的话价格高到离谱,你别说从地球建到月球了,就连是从地面建到近地空间站那造价也是天文数字,哪怕富如美国,也承受不起。


现在据说俄罗斯已经在进行类似的实验了,俄罗斯目前也有太空电梯计划,但是他们的电梯相对简单,只是建造一个30公里的缆绳,能够将地球上的货物运送到太空舱就算是成功了,这个项目目前已经接近尾声了。如果俄罗斯此次的太空电梯能够成功的话,那么将会无疑增加人们成功制造地月电梯的信心,相信不久之后就会有新的项目开始实施。

要知道我国每公里高铁的造价,已经超过了一亿元人民币,如果是建造太空电梯的话,那么费用又不知道要翻多少倍,总而言之那肯定是天文数字。但是也有科学家提出从月球上建造一个月球电梯开始,因为月球上的重力加速度只有地球上的六分之一,所以如果建造的话对于绳子的强度要求将会小很多,而计划是这个电梯第一期长5万公里,然后在太空中分段进行建造,最终可以和地球连为一体,只需要多中转几次,就可以从地球到达月球了。


镜像宇宙


具体多少钱无法估算,但肯定是一个天文数字,首先地球和月球之间的平均距离,大概在38万公里左右,如果这个电梯每公里的造价有1亿元,那么38万公里的距离,至少也掏出38万亿人民币才行,但这个数字肯定是远远不止。

要知道我国的高铁每公里造价,都不止1亿元,所以如果真的要修这么一个电梯,需要的资金根本无法预估,而且就算人类能掏出这么一大笔钱,技术上也是另外一个问题,首先月球和地球之间,不是互相潮汐锁定的,月球相对于地球表面来说,是在不断移动的。

所以如果要建造这么一个电梯,就必须给电梯做一个可移动的滑轨,另外月球绕地球的轨道,也不是一个完美的圆,它实际上是椭圆的,所以这个电梯移动的的轨道,还需要具备可伸缩性,但这个工程量也太难了,人类根本无法建造这么浩大的一个工程。

所以月球电梯这个事,钱并不是最关键因素,目前的技术问题,才是无法解决的一个BUG,但这个设想从理论上是可行的,而且还有人尝试过,例如一位叫做莱恩的美国人,就成立一个科技公司,并且投入巨资进行研究,但由于建筑材料的问题,这个事也就没有下文了。


科学薛定谔的猫


这个问题很有意思,也并非空穴来风。从地球到月球38万公里,要安装一个电梯并非易事,但并非完全不可能。

2010年美国太空电梯研究公司“电梯港”总裁迈克尔·莱恩就曾夸下海口,说要在10年内制造出一架“月球电梯”。

当然莱恩并非说说而已,早在2003年他就为了打造通往太空的“天梯”而成立了“电梯港”公司,投入巨资研究从地球通往太空的“天梯”。

他的设想是将一根长长的缆绳固定在地球上,另一端固定在地球同步轨道的太空站或卫星上,然后利用太阳能或激光驱动电梯上下移动。这个“天梯”的计划是10万公里。

其实,早在19世纪末的1895年,俄罗斯科学家就提出了太空电梯的概念,一百多年过去了,这个梦想并没有实现,主要原因是没有人能造出数万公里长的超强缆绳。

而迈克尔·莱恩已经找到了建造“天梯”缆绳的材料,就是碳纳米绳。但这种材料建造成本太高,每克价值500美元,10万公里的投资将是一个天文数字。曾经大力支持莱恩的美国航天局也因财政危机有心无力,哪一个企业也无法承担这么巨大的经费。

这个问题最终导致了莱恩计划的停滞,但他没有气馁,而是另辟蹊径。他宣布制造“月球电梯”。不过这个月球电梯不是从地球上升起,而是从月球上升起,这样就变成了一个造价更小的工程。

他计划从月球上建造一条垂直于月表的“月球电梯”,第一期长5万公里。因为月球上的重力仅为地球的六分之一,这样对缆绳的强度要求就远远小于地球通往太空的“太空电梯”了。他们准备采用日本生产的高强度、高耐热性“柴隆”复合纤维,打造“月球电梯”的梦想。

“月球电梯”只是第一阶段的计划,然后可以在太空分段建造连接地球的"太空电梯",最终这个电梯将与地球连为一体,人们只要中转几次,就能够到达月球。

莱恩设想,最初的电梯一次运输只能达到200-250公斤。

无独有偶,现在俄罗斯和日本的“太空电梯”计划也在加速进行。有人预测,"太空电梯"将会引发新一波太空竞赛,谁先造出第一部"太空电梯",几乎就等同于赢得了殖民外层空间的门票。

俄罗斯目前的“太空电梯”计划相对简单,只是做一个30公里的缆绳,将装有货物的太空舱送回地球,据说这项研究已经接近尾声。

日本的“太空电梯”计划相对就复杂很多。日本大林公司计划建造的“太空电梯”,是将游客送往3.6万公里的太空站。这个“太空电梯”用磁力线发动机推动上升,爬升7天就能够到达太空站,这种电梯每间可以运送旅客30位。

大林公司指出,航天飞机每运送1公斤货物耗资2.2万美元,而他们所做的“太空电梯”只需要200美元。

这个“太空电梯”站将建在东京,名字叫做“东京天空之树”。这个站高达2080英尺,将成为一个集数字广播、观光游览为一体的旅游基地。目前专家们已经对这个项目完成了论证,认为基本可行。大林公司宣布,“太空电梯”将在2050年建成。

这种科幻式的生活距离我们还有多远呢?不管是“太空电梯”还是“月球电梯”计划肯定困难重重,到底能实现吗?

时空通讯认为人类从古到今已经实现了无数的梦想,“月球电梯”既然已经从梦想变成了计划,尽管还可能有许多困难挫折,但这个梦想一定能够实现。

我们期待着乘电梯到月宫旅行的那一天早日到来。

我相信这不是科幻,是即将实现的梦想。谢谢。


时空通讯


2012年2月,日本大林建设公司曾宣布,将投资100亿美元建造太空电梯,预计2050年建成使用。这部电梯设计使用碳纳米管作为缆绳,长度达9.6万公里,是地月距离的四分之一。太空电梯在末端有一个平衡锤,靠离心力维持电梯不掉落下来。电梯中间则是空间站,有实验设备及居住空间。



不过现在已经过去了这么多年,最大的挑战依然是作为缆绳的碳纳米管,目前还只能制备厘米级长度的碳纳米管,中国清华大学曾在2013年宣布制备了55厘米长的碳纳米管,似乎到目前都还是碳纳米管长度的最高纪录。如果碳纳米管的长度取得突破,太空电梯建造就可正式开始了。



日本的方案只是一个初步规划,光是发射平衡锤的配重,估计就需要不少银子。不过现在马斯克的可重复使用火箭已经多次发射,这是以前不曾预料到的,估计100万美元未来说不定真的可以建成一部太空电梯。在这样的情况下,再建造到月球的太空电梯就顺理成章,指日可待了。



那么要如何建造到月球的太空电梯呢?

由于月球和地球已潮汐锁定,月球永远以相同一面对着地球,因此可在月球上选择一处基座建设地月太空电梯。地月距离最长时大约40万公里多一点,我们可在地球和月球的引力中点——拉格朗日点上设置平衡锤。地球端的基座由于地球的自转无法设置在地球上,可以设置在地球轨道上,利用太空飞机在地球的太空电梯和地月太空电梯之间进行中转。由于太空中没有空气,太空飞机实际也用不了多少燃料。



如果日本真能100亿美元建成地球太空电梯的话,我估计地月之间的太空电梯费用应该在其十倍左右,即1000亿美元。

当然,建造太空电梯八字还没有一撇,谁也不知道究竟要多少钱,这个估算就算抛砖引玉吧,欢迎大家报价,报价最低者将有机会成为未来太空电梯国际建设项目总包工头。


徐德文O戴维科学


很好的问题,我先不说的答案,但给你一个大致的推导过程。

地球的半径是6700公里,地球到月球的距离是380000公里。地球到月球的距离大概是地球半径的56倍。

那么好了,如果一个人的质量是50kg,那么ta在地球表面受到的重力是500牛顿,而ta到月球附近受到的重力大概是500除以56的平方等于0.15牛顿。

你需要知道的是,距离地球中心越远,重力越小。重力(引力)是与距离的平方成反比的。

那么好了,我们来估算一下一个人从地球表面移动到月球需要克服重力做多少功,或者说引力势能增加了多少。本来这个计算过程需要用到积分,但我可以直接把估算的共识告诉大家:
6700*500减去38000*0.15

答案是329千万焦耳。(注意量纲哦)

也就是说,如果从地球到月球安装一个电梯,方便大家登月旅游,每运送一个50kg的人去月球需要做功329千万焦耳。

我们知道,一度电是1千瓦小时,也就是360万焦耳。

所以,我们发现把一个人送上月球大概需要329000/360度电,算出来是914度电。

以一度电5毛来计算,需要457元人民币。

如果装好了地球到月球的电梯,基本上500元的电费就可以去月球了,问题的关键在于,建设成本太高,还要加上类似于机场建设费一样的电梯建设费,那就贵了。


作家张轩中


为了建造连接地球和月球的太空电梯,需要面临相当多的问题。且不说这样的地月电梯能否造成,就说这种电梯所需的造价,可能是一个天文数字。

首先,由于地球和月球没有互相潮汐锁定,只是月球被潮汐锁定,所以地球表面相对于月球存在运动。这意味着无法建造能够直接连接地球和月球的电梯,否则地月系统的平衡会被破坏掉。为了建造地月电梯,只能在地球和月球轨道上建造出一种特殊的可移动环形轨道,电梯会随着月球公转而做相应的运动。

其次,月球并非以一个完美的圆形轨道环绕地球旋转。月球的公转轨道呈现为椭圆形,它与地球的最近距离为36.3万千米,最远距离为40.5万千米。这意味着地月电梯还要具有伸缩性,伸缩幅度需要达到4.2万千米。

此外,还有很麻烦的一点是,月球的公转轨道平面(白道面)与地球的赤道平面并非共面,而是存在18.3度至28.6度的夹角。如果想要在赤道上建造地月太空电梯将会变得不可能,而在其他纬度建造太空电梯将会增加成本,因为太空电梯建造在赤道可以充分利用地球自转的离心效应。

如果上述问题能够解决,还要考虑材料强度的问题。理论上,用于太空电梯缆绳的理想材料是性价比较高的碳纳米管。日本一家公司在2014年宣布,他们计划用碳纳米管建造出高度为9.6万公里的太空电梯,造价大约为100亿美元。因此,如果要把电梯从地球造到月球,最少的材料耗资将要达到400亿美元,折合人民币2700亿元。如果再考虑到上述问题,地月太空电梯所需的造价更为昂贵,可能是一个天文数字。


火星一号


这个问题还是挺有意思的,我可以试着回答一下。

首先来说,这种从地球到月亮安装电梯的方式几乎是不可行的,因为月球围绕地球转动的周期跟地球自转的周期并不相同,所以这个连着地球和月亮的电梯很有可能会像毛线球卷毛线一样卷到地球上,最后断掉。

另外一个,就是现在所有的太空电梯都只是一种科幻上的幻想而已,并没有人真正去造过,所以究竟会花费多少钱我们也不好说。而一般来说,分析计算一种交通工具的“车票”钱,最重要的就是要考虑交通工具本身的折旧,比如说一辆客车50万,假设在整个寿命里能卖出去5万张票,那么折旧费在车票里面的钱就是10块钱。而现在这部电梯的造价不好估计,所以去登月旅游的票价也不好说。

但是不管怎么样,我们还是可以做点儿假设工作,预测一下将来月球旅行的车票钱。

1,折旧费。

事实上,还是有人非常严肃地估计过一部太空电梯的造价过的,并且写成了论文专门发表在第55届国际宇航大会上(2004年的时候),根据这篇论文,建造一部太空电梯大概需要160亿美元(2004年),不过这部太空电梯长度只有10万公里,而地球到月球之间的距离将近40万公里,所以算上美元的贬值,在今天造的话大概要1000亿美元。

我们假设这部电梯可以工作100年,根据一般的建筑物的经验,维护一栋寿命为60年左右的建筑物费用大概是建造费用的三倍,所以我们假设一百年内维护这部电梯的费用是建设电梯费用的四倍吧,那就是总共5000亿美元的造价+维护。

然后我们假设平均每天会有一千人通过这部电梯通向月球(有点儿多了,但是不妨这么假设吧),那么100年的时间,一共会有超过3500万人使用这部电梯。那么平均下来,每个人使用这部电梯折旧价格就是1.5万美元。

当然,因为这部电梯可能还会用来运输大量的货物,可以大大降低均摊到每个人身上的折旧成本,不过我们先不考虑那个。

2,能源消耗费用。

接着是把人给送到月球的能源。其实这个问题还真的是挺好解决,一方面是未来的能源价格可能会极低【而且太阳能也许会被广泛使用】,二来是这些电梯无非是克服重力势能做功,但是有那些要从月球回地球的电梯,地球重力会对这些电梯做功呀,所以电梯能源是可以重复利用的。于是我们可以大胆假设,送电梯上月球的能源花费几乎忽略不计。

3,管理费用。

然后是按照一般航空运输业人员服务管理相关的费用,占到总成本的20%左右,因此可以简单认为差不多是要3000美元左右。

所以说,如果真的能够建成这样的地月电梯,运送一个人的成本大概是在2万美元左右。而根据刚刚说的那篇论文,他们给出的成本也大概是在100美元/公斤的样子。看起来,确实不贵。


SilentTurbine


从地球到月球显然不可能安装直达电梯,因为地球和月球都会自转,这个电梯即使安装好,也早被拧成麻花了。那么除了乘坐太空飞船,人类就没有相对成本较低,而且可以大量运送人和物品去月球的方法了吗?实际上,这才是一个实实在在的科学和工程学问题,那么就让我们来讨论一下。


一. 人类已经完成登月

人类要走出地球,走向宇宙,甚至移民到其它星系,是迟早的事。但在真正走出去之前,月球显然是人类的第一个小目标。人类虽然以及登月过不止一次,但每一次都是耗费巨大人力物力的科学探索任务,象征意义远远大过现实意义。我在之前的一个悟空问答里,详细描述过人类之前乘坐阿波罗号的登月进程,这里就不赘述了,详见链接:

https://www.wukong.com/question/6492818316162236686/

二. 登月和月球移民开发是两回事儿

1969年完成的阿波罗登月计划,耗资超过200亿美元,约占当时美国科技研发费用的20%,最终才仅仅送上月球寥寥数个宇航员,这个成本对于大规模移民开发月球来说显然是不现实的。那么登月最大的能量消耗在哪里呢?就是在飞船起飞摆脱地球引力场的时候。

所以要想实现经济登月,首先要做到的是要把这个阶段的能量消耗降到最低。那么有办法吗?有!


三. 太空电梯

最早的想法是建造太空电梯。所谓太空电梯其实原理很简单,如下图:

电梯的一端在地球的赤道,另一端在地球同步静止轨道上。

所谓地球同步静止轨道,就是
在赤道上空,距离地面35786公里处,顺行的圆形轨道。人造卫星在这个位置环绕地球运行的速度为3.07千米/秒,角速度恰恰等于地球自转角速度,所以会相对地球静止。

这样一来,这个电梯就不会因为两端速度不同而扭曲了,可以很稳定的运转。而人类就可以通过电梯把太空船建造原料以及大量人员源源不断的运到同步轨道,在那里组装好。那里地球引力场的作用已经几乎可以忽略,从那里出发去月球,消耗的燃料将非常少。于是,大规模的移民将变得可行。NASA做过成本核算,如果太空电梯建好,将一公斤原料送上太空的成本可以降到200美元。


但是建造太空电梯最大的技术问题,就是缆绳的材料问题。你可以把这个电梯看做一个高速甩动的流星锤,只不过甩绳长3万6千公里。目前人类还没有研制出能够承受如此大拉力的材料,而像石墨烯这样的纳米材料,可能是未来的突破。不过即使如此,以人类目前的科技水平,建造太空电梯的成本也是天价的。


四. 重型猎鹰

不过,最近人们似乎更看好一条新策略,那就是现在进行的如火如荼的SpaceX可回收火箭计划。很多人都知道前一阵的大新闻,钢铁侠使用可回收火箭重型猎鹰发射了一辆特斯拉上太空,并且部分火箭发射器回收成功。

可重复利用意味着航天发射的成本将被大大降低,目前可重复使用火箭已经可以将发射成本降到每公斤7000美元。随着技术的成熟,以后的可预期成本可能会降到1000美元以下,这样就完全可以取代太空电梯了。

重型猎鹰各个型号


五. 成本核算

如果我们乘坐太空穿梭机从地球同步轨道出发,那么只需要使用很小的能量,提供持续不断的加速度,就可以很快达到极高的速度。这样的话,不但去月球轻而易举,去更远的地方,比如火星,也不是什么难事儿。


至于具体的成本,现在是说不好的,谁又知道那时候的世界还是不是以美元为通用货币来和核算的呢?


罗生物语


关于这个问题,应该是扯一条电缆,比建一部电梯更划算省钱,而且适用可行。具体的做法如下。从喜玛拉雅山山脚,建一条平滑轨道,一直建到珠穆朗玛峰山尖。载人航天登月飞船在轨道上,用磁悬浮和电磁大炮弹射,把飞船沿轨道弹射到近地空间,飞船后面扯着一条和地面相连的光纤电缆,继续提供飞船的前行动力,直到飞船不能承受所拖电缆之重的临界点,与电缆脱离,按计算好的行进路线,用较少的燃料进入月球轨道。同时,在月球蛋状环形山,建立大型磁场降落地,利用异极相吸,同极相斥的原理,把月球降落场的电极和飞船的电极调成一致,让登月飞船临月面时,缓缓落入环形山。回地球只要把月球蛋状环形山磁落场的电极调反,就能把登月飞船斥出月球,重返地球。月球的引力较小,飞船后面不用再扯一条电缆,和月球蛋状环形山发射场相连。这样的话,登月飞船落到月球,把电源磁场全部关闭之后,你就可以走出舱门,踏上月球之旅。至于能不能见到嫦娥妹妹,就看你的造化如何了。





后津丰树


如果从地球到月球安装一个电梯,方便大家登月旅游,大约需要多少钱?

看起来似乎是钱的问题,已经有大作家计算过了,理论值:50KG的人不计承载算出来是914度电。以一度电5毛来计算,需要457元人民币,看上去好便宜但这似乎是完全不可能啊,完全是一个题目出错的个问题!

在这里需要了解一个名词是潮汐锁定,这个对于建设这条电梯尤为关键,很幸运月球已经被地球潮汐锁定,一面永远朝向地球,我们可以在正对月面中间建设一个超级电梯基地,为何叫超级呢,因为这个电梯的长度将达到平均距离38.4万KM!

那么在地球上我们要把这个点选择哪里呢?很抱歉地球上没地方选,因为地球并没有和月球互相潮汐锁定,因此在地球上这个点是移动的,每天每刻都不一样(当然你每个月会看到一次月亮在同一个时间和地点升起,因此这个点大概每月会在同一个地方一次)!那么造出来之后我们还没有一个固定的上电梯位置,这让人情何以堪啊.....

月初升起的位置

月中升起的位置

另外还有一个比较严重的问题,地月距离只是一个平均距离,远地点和近地点的距离是变化的,如下图:

最远距离是40.6万千米,最近是35.6万千米,相差5万千米,这个电梯还得做成伸缩型的,而且这个伸缩距离达1/8,非常大的挑战哈....

最后再来看看有没有这样的材料,一般的钢材拉断自身的极限长度大概是11千米左右,高强度碳纤维能达到上百甚至千倍这个距离,但地月之间平均距离达38.4万千米,以现在的技术即使在同步轨道上建造一个电梯(加上配重约需10万千米长度)都无法制造,何况地月系之间呢?

所以想搭乘地月电梯的朋友还是洗洗睡吧!

最后友情提醒下冥王星和它的卫星卡戎是互相潮汐锁定的,有理论基础!


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