李蒙，陈伟跃，杨胜，高旭

中国空间技术研究院 载人航天总体部，北京 100094

月球天梯力学特性研究

李蒙*，陈伟跃，杨胜，高旭

中国空间技术研究院 载人航天总体部，北京 100094

月球天梯的构型对其力学特性和质量特性起决定性作用，直接关系到天梯建造材料的选取。目前对月球天梯的研究集中在组合横截面积构型上，未对其他构型天梯的特性展开深入研究。针对这一问题，文章进行了不同构型月球天梯的力学特性研究。建立了月球天梯动力学模型，分别将天梯缆绳线密度和应力作为常值，推导了等横截面积和变横截面积两种新构型月球天梯的动力学方程和质量特性方程，进行了不同构型天梯关键特性参数的计算和对比分析。研究结果表明，变横截面积天梯可将最大应力设计为任意恒定值，降低了对材料极限应力的要求，其总质量小于等横截面积和组合横截面积天梯，为最优构型方案。

月球天梯；力学特性；质量特性；组合横截面积；等横截面积；变横截面积；拉格朗日点

天梯(Space Elevator)通常指从地球或其他星体表面向宇宙中延伸，可达到一定高度的高塔结构。由于随星体以一定角速度自转，天梯上不同高度处具有不同的线速度。利用这一特性可通过其向太空运输载荷，或发射进行星际探测任务的航天器。利用天梯运输仅需克服载荷自身的重力势能，与传统采用运载火箭运输的方式相比，能够大幅降低单次运输成本。

1895年俄罗斯物理学家Tsiolkovski提出了地球天梯概念[1]，并计算了天梯上重力与离心力相等处(天梯平衡点)的高度，即地球静止轨道高度。……