时间：2023年2月5日
地点：北京（中国科技馆一层报告厅）
题目：《流浪地球》里的基础物理2—科学、文化与艺术的融合与妥协
嘉宾：陈征（北京交通大学副教授、中国科技馆科普讲师团副团长）
以下为《流浪地球》里太空电梯的物理知识速记：
我们先化繁为简，地球的半径6300公里，基于这样一个基本的条件，以下做了一个高能视景，会有一些公式：
地球平均半径：R=6371KM
太空电梯高度：H=90000KM
地球平均自转角速度：w=7.292e-5rad/s。
太空电梯上各点与地球具有相同角速度。我们有牛顿力学的。边界条件，太空电梯为柔性结构，抗拉不抗压、不抗剪切。简单说一根绳子只能拽着，其他的操作或者拧它都不行。
重要的一点是，太空电梯要跟着地球转，所以任意一点相对于地球都是旋转速度一样的，我们的中国空间站现在在400公里高度绕着地球转，它相对于地球就没办法，大概90分钟就绕地球一圈，而地球自转一圈要24小时，如果在我们的中国空间站上拴一根绳，另一端没办法固定，很快就被地球绕起来了。
随着高度的升高，外完全有引力在逐渐的减弱，离心力在逐渐的增加，这两个什么时候正好抵消呢？是在大约36000公里的高度，它的万有引力和它的离心力正好平衡，这时候就可以停在，在这里放一个空间站或者卫星，就可以停在那不会往下掉也不会往外飞。这个位置实际就是地球静止轨道。现在有些地球静止卫星就在这个高度，就和地球同步旋转。这里面还有另外一个词叫地球同步轨道，地球静止轨道是完全相对于地面静止的，它是在我们的赤道面以上面，而地球同步轨道是在地球和太阳这个面上，虽然左右不动，上下是有一点位置变化的。
太空电梯要出去，大致这就是地球静止轨道，我们把空间站按在这儿，下面拴根绳子，这样行不行？到这个高度的时候，这个位置离心力和重力是都为0，但是下面的地方全部是重力比离心力大，这里挂根绳子，被绳子的自重给拽下去了。所以为什么太空电梯不能只建36000公里，还要再高一点，因为上面那部分高于36000公里的高度，离心力就比万有引力要强，这时候开始往外甩了，需要往外甩的力和往下坠的力要能够平衡，能够抵消。
假设如果用高强度的碳纤维做太空电梯，假如碳纤维的直径是2米，这是个很粗的一根绳子了，甚至它已经是个柱子了，但是相对于9万公里而言，它就细如发丝了。线缆在随着高度增加的时候，它里面承载的力在变化，最高的位置就在36000公里，因为下面往下拉，上面往上拽。在最高的这一根绳子就只承载它的自重，这地方的拉力大约是2300亿牛顿，我们有新下水的福建号航空母舰，8万吨级的，大约需要280艘，就比如这一根2米的碳纤维承载的拉力，要在地面上吊，可以吊起280艘福建号一起提起来。我们现在的材料到底做得到吗？一个小的基本的科学态度，别轻易给答案。要拿证据说话。虽然事实上的结果是今天确实做不到，但是我说的做不到是有依据的，可以算。按照拉力的分布可以算出来，这里面最大的，而且这已经是保守的，只承载自重，没有任何外力干扰它，它需要的抗拉强度是73.7GPa，我们目前碳纤维已经是很好的材料了，它目前的抗拉强度在3-3GPa，目前实验室最高能做到9GPa。我们可能还要在八九倍的强度才能解决这个问题。盘起来好像还好，好像有戏了。
太空电梯为啥要搞9万公里高？因为它要靠外面，高于9万公里的那边往外甩，才能保证太空电梯不塌，如果是9万公里，按照刚才算的数，到9万公里的时候，拉力没有回到，这地方还有隔离器拉开着，否则的话电梯还会塌，这就需要挂个大配重，球头大概需要55亿吨的配重，是个什么概念呢？如果是一个世心铁球，这个铁球直径是1100米，中国空间站的质量是180吨，如果拿空间站去当配重，需要3千万个中国空间站才能把这个配重的问题解决。这还只是一米粗的绳子。假如把这个绳子给扩到10米粗，对于9万公里而言，10米也不显得粗，如果扩到10米，需要5500亿吨，这如果是个实心铁球，直径是5100米，如果是个石头球，密度大概3g/cm3，直径大约7100米。一种观点认为恐龙灭绝是由于一颗约1万米的小行星撞击了地球。所以这个工程还是有点难实现的。
在影片里面看到轿厢以9G的加速度持续加速多久能到达电梯顶端？24分钟左右就能到顶。虽然9个G对大多数来讲是难以达到的，一般人最多能达到3个G，上去大概需要40分钟，实际上是50分钟左右，对半开始减速。飞行员6个G能承受，他大约40多分钟就能上去。这个整体看还是可行的，但事实上9个G，就是用火箭推进的方式，难度还是很大的。---北京速记整理
