【腦洞系列】地球用電線供電,月球的燈泡多久會亮,未來會拉電線到月球嗎?

本文基于回答網友類似問題,這只是一個腦洞,在實際操作中不能說完全不可能,但難度是很大的。回答此類問題,只是基于普及一些基本常識,和大家一起學習討論找點樂趣。

地球上可以拉電線到月球嗎?

現在人類開發登陸月球和開發月球的熱情越來越高,許多國家,包括中國也有載人登月的計畫,而美國重返月球的計畫已經推上實施,因此就有許多關于月球的奇葩想法在網上傳播,比如拉一根電線到月球直接供電的問題。

地球在自轉,月球也在圍繞著地球公轉,因此要拉一根電線去月球是不太可能的,即便能拉成也很快會變成麻花;況且這根電線要多粗?拉到月球的質量需要多少?

地月平均距離38.4萬公里,我們以國際標準來計算,如果採用2.5平方毫米的絞合銅導線,每公里質量約22.25公斤,38.4萬公里就重達8554噸,需要86輛載重100噸的重型卡車才能夠運完;這還只是裸線,不包外皮,加上外皮重量遠比這大。

而且月球軌道是個橢圓形,距離地球最遠時可達40.6萬公里,電線總質量也將增加。

而2.5平方毫米電線只有不到0.9毫米半徑,這樣細的線是禁不起多大力度拉扯的,這個我們只能忽略不計了。地月之間空間溫差很大,空間溫度可低至-200℃,而被太陽照射到時溫度可達130℃,這個熱脹冷縮怎麼處理?

因此要拉電線去月球幾乎做不到。

地球通過電線送電到月球多久能點亮燈泡?

我們現在假設一下這個問題:真的拉一根電線到月球,地球這邊打開開關,電荷要多久才能到月球呢?這個問題貌似太簡單了,這裡不扯電子漂移速度每秒還不到1毫米這個話題,只說電流(或者說電場)傳播就是光速,每秒約30萬公里。

地月平均距離約38.4萬公里,簡單計算,如果是一根38.4萬公里的電線連著兩頭,在地球打開開關,月球的燈泡1.28秒後就點亮了。如果在地球打開開關的人能夠觀察到這個燈泡的話,一去一回要在2.56秒後才能看到。

這只是平均距離的平均時間,而月球距離地球最近時為35.7萬公里,最遠時為40.6萬公里,因此點亮月球燈泡的時間就看月球轉到軌道哪個位置了。總體上說,電流傳播時間約在1.19秒~1.35秒之間。這是直線,前提是電線不繞彎,不松垮折疊。

但問題是,這麼長距離能將電送到月球嗎?

從地球到月球用什麼電線,需要多粗,電壓需要多大才能夠輸送到月球點亮燈泡呢?

電阻是一個物理量,是表示導體對電流的阻礙作用大小,電阻越大,對電流的阻礙就越大。電阻通常用「R」表示,計算電阻的公式為:R=ρl/s,這裡的ρ是導體電阻率,l導體長度,s導體橫截面積。

為了解決電阻問題,在長途輸電過程中,就要建設大量的輸變電工程,提高電壓。

根據公式計算,如果用2.5平方毫米的銅線為導線,在20℃常溫下,每公里的電阻為6.88Ω(歐姆),這樣,到達月球的電阻如果按照40萬公里計算,總電阻就達到275.2萬Ω,如果讓月球上的燈泡得到220v/0.5A(約110瓦)的電流,地球這頭就需要將電壓升高到137.6萬伏。

目前世界上電壓等級最高、輸送容量最大、距離最遠、技術水準最先進的特高壓輸變電工程,電壓達到110萬伏。這個電壓距離地球送電點亮月球上一個燈泡還差27萬伏。

不過這個電阻是在常溫20℃情況下產生的,電阻是溫度越低越小,而地月空間溫度有些地方達到零下一兩百攝氏度,因此電阻是極小的,我想以目前地球的技術送電到月球已經綽綽有餘了。

用戶評論