太空天梯離我們有多遠閱讀練習及答案

2021-06-11 閱讀答案

　　近日，中國科學家成功制備出單根長度達半米以上的碳納米管，創(chuàng)造了新的世界紀錄。圍繞對這項成果的評論，無不匯聚到一點，即人類離搭建太空天梯的夢想又進了一步。不久之前，日本一家公司更是提出，要在2050年之前建造一座太空天梯，送游客去太空觀光。作為美國宇航局世紀挑戰(zhàn)的首選項目，太空天梯本世紀真能實現(xiàn)嗎？太空天梯能有多高？搭建太空天梯將會采用哪種方案，又有什么難題要解決呢？

　　圍繞地球有這樣一條位于赤道面上空的軌道，其距離地球赤道的高度為35786千米，如果在該軌道上的航天器以每秒3.07千米的速度繞地球運行，那么就正好與地球自轉的速度相同，故從地面上看去，好像航天器被固定在太空中一樣，這條軌道被稱為地球靜止軌道。

　　正緣于地球靜止軌道的這種特殊功能，俄國著名學者、現(xiàn)代航天學奠基人之一齊奧爾科夫斯基才提出，可在軌道上設置一個太空城堡，從上面垂放一根纜繩錨在地球赤道上，就可成為通向太空的天梯。這根梯子可以筆直地通向靜止軌道，在無外力影響時它不會彎曲，能作為通往太空的運輸線。

　　目前，包括中國在內的一些國家已向地球靜止軌道發(fā)射了多顆衛(wèi)星，成功地掌握了高軌道航天器入軌技術，這都為將來建造太空天梯奠定了一定的技術基礎。

　　1999年，美國宇航局馬歇爾研究中心發(fā)表了《天梯：太空的先進基礎設施》的報告，標志著天梯將從幻想走向現(xiàn)實。2005年，美國宇航局正式宣布，太空天梯已成為世紀挑戰(zhàn)的首選項目。以研究天梯而著稱的美國科學家布拉德·愛德華茲所構想的初版天梯預計將在2019年問世，其成本大約為70億～100億美元，與人類其他大型太空壯舉相比，天梯費用并不算太大。

　　愛德華茲是這樣描述天梯的建造過程的：第一步，把一個攜帶天梯半成品的航天器發(fā)射到地球靜止軌道上，使其和地球同步飛行；第二步，把這個半成品的天梯從航天器上放下來，落到赤道海面的一個平臺上，這個平臺類似一般的海上發(fā)射衛(wèi)星的平臺；第三步，把半成品的天梯錨定在平臺上；第四步，用一個由激光提供能量的爬升器在這個半成品的天梯上上下移動，并把更多碳納米合成纖維纜繩擰在天梯半成品上，進一步完善天梯。整個制造過程大約需要兩年半的時間。另外，根據(jù)專家設想，天梯也可由電磁能驅動。建成后的這個天梯猶如一條上下垂直的高速公路，爬升器就可沿著它把人員及成噸重的物資運送到離地面約3.6萬千米高的地球靜止軌道上，用時約需7.5天，回來也需要同樣長的時間。

　　至于海面平臺位置的選擇要盡可能避開飛機航班和輪船航線，也不能位于颶風駭浪經(jīng)常發(fā)生的地方。當然，天梯還要有抵御閃電和風云雨雪的侵襲、穿越電離層的傷害、高層大氣中硫酸的侵蝕以及來自太空垃圾或流星的撞擊的能力。

　　當航天器在地球靜止軌道上以每秒3.07千米的速度運行時，其產(chǎn)生的離心力正好與離地球赤道35786千米高度上的地球引力相等，兩種力達到平衡狀態(tài)，故航天器不會掉下來。若從航天器伸展纜繩到地球赤道海面上組成一個天梯，那么受力狀態(tài)就發(fā)生了變化，最終情況也就不一樣了。

　　航天器圍繞地球飛行而掉不下來的速度是隨著距離地面的高度而變化的。軌道高度越低，地球引力就越大，所需要的飛行環(huán)繞速度也就越大，反之亦然，如在離地面4000千米高的點上，實際需要的環(huán)繞速度為每秒6.2千米。若天梯上每一段所產(chǎn)生的離心力無法與地球引力相平衡，最終整個天梯受到一個巨大的向下作用的合力。在此力的作用下，天梯將在繞地球旋轉的同時逐漸降低高度，最后結果只能是連同航天器一塊墜落到地球上。

　　如何才能防止天梯掉下來呢？辦法就是從地球靜止軌道的航天器上再向上建造一個上天梯，使其產(chǎn)生的離心力合力能夠平衡下天梯受到的地球引力的合力。根據(jù)計算，當上天梯的高度為10.8萬千米時，向上的合力就與35786千米長的下天梯受到的向下的合力相平衡了，這樣總高度為14.3786萬千米的整個天梯就不會墜地了。

　　由于上天梯受向上的拉力，下天梯受向下的拉力，整個天梯就像兩頭受拉的纜繩一樣，被繃得緊緊的，不會彎曲，即使受到某種擾動而發(fā)生彎曲，也能自動恢復到直線狀態(tài)。同時，受地球重力梯度的作用，天梯能始終保持垂直地面的方向。有鑒于此，建造太空天梯時，上、下天梯必須堅持同步進行，以便使其任何時候所受到的.向上和向下的兩個力都能保持平衡。唯有如此，才能逐步完成這項人類歷史上空前的宏偉工程。

　　1、本文圍繞太空天梯說明了哪幾點內容？（3分）

　　2、本文的說明順序是什么？請結合文章內容具體分析。（2分）

　　3、文中運用了哪些說明方法？最少指出兩種并加以分析。（4分）

　　4、下面加點詞語能去掉嗎？為什么（3分）

　　如果在該軌道上的航天器以每秒3.07千米的速度繞地球運行，那么就正好與地球自轉的速度相同，故從地面上看去，好像航天器被固定在太空中一樣，這條軌道被稱為地球靜止軌道。

　　附參考答案：

　　1、（1）固定天梯的方法。（2）天梯的建造過程。（3）防止天梯掉下來的方法。

　　2、邏輯順序。本文首先說明了固定天梯的方法，接著說明了天梯的建造過程，最后但要了防止天梯掉下來的方法。三者內容之間具有內在聯(lián)系。

　　3、（1）列數(shù)字。如“當航天器在地球靜止軌道上以每秒3.07千米的速度運行時，其產(chǎn)生的離心力正好與離地球赤道35786千米高度上的地球引力相等，兩種力達到平衡狀態(tài)，故航天器不會掉下來。”運用列數(shù)字的說明方法，準確地說明了航天器不會掉下來的科學原理。

　　（2）舉例子。如“2005年，美國宇航局正式宣布，太空天梯已成為世紀挑戰(zhàn)的首選項目。”運用舉例子的說明方法，具體地說明了天梯將從幻想走向現(xiàn)實。

　　（3）打比方。如“建成后的這個天梯猶如一條上下垂直的高速公路”，運用打比方的說明方法，形象生動地說明了天梯運行速度快。

　　4、不能去掉。這兩個詞語表示假設關系，表明這只是一種猜測，去掉后就變成肯定的說法了，所以不能去掉。這體現(xiàn)了說明文語言的準確性。