您当前的位置: 首页 >  博客资讯

地球用电线供电,月球的灯泡多久会亮,未来会拉电线到月球吗?

本文基于回答网友类似问题,这只是一个脑洞,在实际操作中不能说完全不可能,但难度是很大的。回答此类问题,只是基于普及一些基本常识,和大家一起学习讨论找点乐趣。

地球上可以拉电线月球吗?

现在人类开发登陆月球和开发月球的热情越来越高,许多国家,包括中国也有载人登月的计划,而老美重返月球的计划已经推上实施,因此就有许多关于月球的奇葩想法在网上传播,比如拉一根电线到月球直接供电的问题。

地球在自转,月球也在围绕着地球公转,因此要拉一根电线去月球是不太可能的,即便能拉成也很快会变成麻花;况且这根电线要多粗?拉到月球的质量需要多少?

地月平均距离38.4万公里,我们以国际标准来计算,如果采用2.5平方毫米的绞合铜导线,每公里质量约222.5公斤,38.4万公里就重达85540吨,需要855辆载重100吨的重型卡车才能够运完;这还只是裸线,不包外皮,加上外皮重量远比这大。

而且月球轨道是个椭圆形,距离地球最远时可达40.6万公里,电线总质量也将增加。

而2.5平方毫米电线只有不到0.9毫米粗,这样细的线是禁不起多大力度拉扯的,这个我们只能忽略不计了。地月之间空间温差很大,空间温度可低至-200℃,而被太阳照射到时温度可达130℃,这个热胀冷缩怎么处理?

因此要拉电线去月球几乎做不到。

地球送电到月球多久能点亮灯泡

我们现在假设一下这个问题:真的拉一根电线到月球,地球这边打开开关,电荷要多久才能到月球呢?这个问题貌似太简单了,这里不扯电子漂移速度每秒还不到1毫米这个话题,只说电流(或者说电场)传播就是光速,每秒约30万公里。

地月平均距离约38.4万公里,简单计算,如果是一根38.4万公里的电线连着两头,在地球打开开关,月球的灯泡1.28秒后就点亮了。如果在地球打开开关的人能够观察到这个灯泡的话,一去一回要在2.56秒后才能看到。

这只是平均距离的平均时间,而月球距离地球最近时为35.7万公里,最远时为40.6万公里,因此点亮月球灯泡的时间就看月球转到轨道哪个位置了。总体上说,电流传播时间约在1.19秒~1.35秒之间。这是直线,前提是电线不绕弯,不松垮折叠。

但问题是,这么长距离能将电送到月球吗?

从地球到月球用什么电线,需要多粗,电压需要多大才能够输送到月球点亮灯泡呢?

电阻是一个物理量,是表示导体对电流的阻碍作用大小,电阻越大,对电流的阻碍就越大。电阻通常用“R”表示,计算电阻的公式为:R=ρl/s,这里的ρ是导体电阻率,l导体长度,s导体横截面积。

为了解决电阻问题,在长途输电过程中,就要建设大量的输变电工程,提高电压。

根据公式计算,如果用2.5平方毫米的铜线为导线,在20℃常温下,每公里的电阻为6.88Ω(欧姆),这样,到达月球的电阻如果按照40万公里计算,总电阻就达到275.2万Ω,如果让月球上的灯泡得到220v/0.5A(约110瓦)的电流,地球这头就需要将电压升高到137.6万伏。

我国在特高压输电方面走在了世界前列,在准东~皖南的特高压输变电工程,就是世界上电压等级最高、输送容量最大、距离最远、技术水准最先进的特高压输变电工程,电压达到110万伏。这个电压距离地球送电点亮月球上一个灯泡还差27万伏。

不过这个电阻是在常温20℃情况下产生的,电阻是温度越低越小,而地月空间温度有些地方达到零下一两百摄氏度,因此电阻是极小的,我想目前我国这个特高压技术送电到月球已经绰绰有余了。

但人类有必要拉线去月球吗?

有一种可能会拉电到月球附近,这就是未来可能采用的太空电梯。

不少国家都有制造一部太空电梯的设想,就在近日有俄罗斯学者在接受采访时就透露了一个惊人消息:中国正在计划打造配套的太空电梯。据悉日本听到这个消息后,很是着急,因为他们早有这个计划,因此急着希望赶在中国之前完成这个计划,准备斥资96亿美元,在250年打造完成,实现坐电梯去太空的梦想。

我们不管它是真是假,假定未来真的有这档子事,这个电梯也是需要用电的,这样电梯上带着一根电线去月球也不是不可能的。当然未来的导线不一定是用铜线,电阻也可以通过新技术降低,比如实现了超导就没有电阻了,这样将地球的电力输送到月球也不是不可能的。

但我想,从地球输电给太空电梯提供动力是有可能的,但给月球送电这种劳民伤财的傻事有必要做吗?我想科学家比我聪明多了,是不会做这种傻事的。即便是太空电梯,也可能不会由地球供电,而是在电梯上装置着发电设施,采用太阳能等方式供电。

而月球,有着比地球更有利的发电条件

从地球输电到月球完全是舍近求远劳民伤财的事情,实在没有一丁点必要去做这种傻事,因为月球上至少有两个比地球更有利的发电条件,一是太阳能,二是核聚变。

月球上由于没有空气,太阳能量辐射毫无遮拦地直达月表,只要被太阳照射到的地方,温度可上升到130℃,而且月球自转27.32天(地球日)才一圈,也就是说太阳在月表移动得很慢,一个地方可暴晒近14天才会变成黑夜,这样的太阳能是在比地球强多了,为啥不利用呢?

据测算,即便使用目前最普通的太阳能发电装置,在月球上每平方米的发电量也可达到2.7kw/h(千瓦/小时),如果建造一个1000平方米的太阳能光伏发电厂,这每小时可产生2700kw的电能。

除此之外,富含核聚变优质燃料,也是月球一大优势。

可控核聚变的研究和试验已经进行几十年了,现已取得了突破性进展,预计在几十年后会推上商业运用。核聚变的燃料主要是重氢,也就是氘和氚,但更好的燃料是氦-3。氦-3是特别清洁、安全、高效的核聚变发电燃料,被科学家们称为“完美能源”。

但氦-3在地球上很稀有,整个地球储量只有约500公斤;氦-3在月球储量却很丰富,保守估计有100万吨以上。如果用氦-3作为燃料核聚变发电,只要100吨就能解决全人类1年的能源需求。因此,月球氦-3是将来解决地球燃料问题的一个途径。这样,人类登月用电,又何必舍近求远,不正好利用氦-3发电吗?

所以,不管未来怎么发展,直接从地球通过电线输电去月球都是没有必要的,这不是技术能不能解决的问题,而是舍近求远劳民伤财的问题。你怎么看?欢迎讨论,感谢阅读。

时空通讯原创版权,侵权抄袭是不道德的行为,敬请理解合作。