下面这张图非常清晰的说明了天梯的原理。缆绳的一段被固定在地球的赤道,另外一端抛向太空,由一个重力块牵引并运行在35,790km高的同步轨道(或者更高),重力块的巨大惯性克服天梯下端的重力,将整个缆绳维持在一个紧绷的状态。
这根缆绳必须非常的坚韧,而且重量非常轻,强度/质量比必须非常高。也许纳米碳管在未来能达到要求。
纳米碳管在实验室能达到20.3-25.6百万磅的强度,但这种强度的碳管长度只能做到几十厘米。
 
目前实验室模型的电梯爬升速度为2m/s,下一个目标是5m/s,这样的话需要83天才能爬到同步轨道。但即使是最快的汽车以300km/h的速度爬升,也要5天。缆绳不但要足够的强韧,还要受到各种严酷天气和太阳光的考验。而且还有电梯的摩擦力产生的损耗。另外,由于所处的水平高度不一样,运动的距离也不一样,缆绳事实上是处在弯曲状态,见下图。
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