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主题：茗谈118：北京天梯 -- 本嘉明
家园 茗谈118：北京天梯 首先给各位拜年，祝海内外的朋友们身体棒棒的，万事如意。
这一篇受“大漠西风”兄的启发，谈一谈我对“超级电磁炮”的看法。
归纳起来就几句话：
一，“超级电磁炮”应该是可行的。
二，“超级电磁炮”是必要的。
（一）
美国的“福特级”航母，首舰在建，已经确定用新式的电磁弹射系统（Electromagnetic Aircraft Launch System），整个系统长91米，最大弹射功率达到122兆焦，能够产生45吨的推力，最高能将飞机加速到时速240公里，能将自重26吨的E-2预警机弹射上天。
外链图片需谨慎，可能会被源头改而中国的电磁弹射系统，已经建造了至少一套1：1地面试验线，可以说呼之欲出了。
近日，美国某网站公布的卫星照片显示中国在华东某地建造了“电磁型导轨式高速牵引装置”工程样机测试设施，该设施是继美国莱克赫斯特海军航空兵工程站项目之后，世界第二条电磁弹射器地面实验设施。目前能建造1：1全尺寸大型电磁弹射器地面试验设施的国家，仅有中美两国。
外链图片需谨慎，可能会被源头改从卫星照片推测，中国试验装置大约长120至150米，电磁轨道长80米左右。能够建造如此规模的实验设施足以证明中国已经全面掌握了大型直线感应电机、先进强迫储能装置以及高性能脉冲发生器等电磁弹射器关键技术。
那么，我的问题是：如果把电磁滑轨加长到7到10公里，持续加速后，能否把一个5吨以下的“弹丸”，加速到3—5倍音速呢？动量就是质量X速度，如果现有的电磁弹射能力，能把26吨的固定翼飞机加速到240公里时速，那么能不能把2.6吨的缩微飞船，加速到2500公里时速呢？
这个要看海军工程大学教授、中国工程院院士马伟明少将的能耐，我看他能做到，而且这个项目又那么好玩。
（二）
这样做的好处------就是发展“超级电磁炮”的必要性------在哪里呢？
航天事业是个极其烧钱的事业。美国当年肯定是上了月球了（至于登月电视转播，倒可能是假造的），而上月球的前提，就是有“土星-5”巨型火箭。这是迄今为止美国造过的最大火箭，其他大个子都是在图纸上。
外链图片需谨慎，可能会被源头改“土星-5”高110米，直径10米，全重3040吨，近地轨道有效载荷119吨。中国要想派宇航员登月，按美国的老路子走，就必须研制出类似级别的火箭。
外链图片需谨慎，可能会被源头改上图：土星-5和“纳粹余孽”冯-布劳恩
研制的难度且不说，这个巨无霸太费钱了。它前后共造了15枚，前13枚打了，最后2枚进了博物馆。从1964年到1973年，单为这个火箭，总的拨款65亿美元，约为当时美国年GDP的0.7%。如今中国年GDP近57万亿人民币，按这个比例，拿出4000亿来造15个大炮仗，大家同意不同意？
那么能不能另辟蹊径呢？或许可以预研一下哦。
我的建议，是在青藏高原，或云贵高原，或黄土高原，建设一个试验项目，就叫“北京天梯”吧（我倒是想叫“北京大炮”来着，怕某些日本人又捉急，要喝敌敌畏才睏得着）。
外链图片需谨慎，可能会被源头改上图：世界屋脊的优势
“北京天梯”就是一根7公里长的“电磁发射身管”，内直径2.2米，身管依山而建，仰角在40度以下，但尽可能大，始发段可以稍有弯道，那时候速度还不快。
外链图片需谨慎，可能会被源头改这个内直径虽大，但在初期只试验发射直径小得多的圆柱形弹丸，小弹丸装在弹托上，就像脱壳穿甲弹那样，飞出发射管后即抛弃托架。由于有托架，首先是弹丸不必是圆柱体，可以是其他形状；其次是可以设膛线，使托架一面前进一面自旋，等弹丸射出后，也带自旋，便于稳定方向，毕竟弹丸内部不装人，怎么翻滚都行。
外链图片需谨慎，可能会被源头改弹丸就是一艘微型无人飞船（也就是一个航天机器人），有自己的通讯，飞控，小火箭等子系统。弹丸发射出去后，以3倍音速飞行，冲到平流层，到达抛物线的最高点，动能衰减后自身的小火箭点火，继续冲到近地轨道。
外链图片需谨慎，可能会被源头改此时中国预先发射的神舟已经运动到附近区域，发出指引信号，指引弹丸变轨飞近神舟，并被神舟派出的捕捉器捕捉到（离神舟远远的，避免撞到神舟），对接后从“弹丸”的货舱里取走补给物资。
外链图片需谨慎，可能会被源头改完成了快递任务的“弹丸”还有用吗？这就是要做到2.2米口径的原因了。在试验逐步升级，地面供电系统逐步扩容后，最后打出去的全尺寸弹丸，外直径2.2米。由于离膛时的初速就有3马赫，即便“北京天梯”建在海拔4000米的青藏高原，空气仍然比较稠密，这个速度会带来巨大的摩擦热能，需要用昂贵的隔热阻燃材料建造弹丸外壳，送完货的弹丸就此抛弃，那也太浪费了。我们就拿这些直径一致，长度不一的弹丸（每次送货，根据所送货物的尺寸，货物重量，和天上预定的尺寸要求，发射特定长度的弹丸），抽空“肠子（即原来小飞船内的小火箭，燃料袋，货舱架等）”，像乐高玩具零件一样，组装中国自己的太空站。而有些小飞船，就是在地面上做好的“大飞船模块组件”，送到天上，宇航员在地面时已经反复拆装演练过，熟得不得了，拿把改锥一拧上，新舱室就能工作了。
这些弹丸的直径，正好可以供宇航员在里面直立工作，一枚一枚对接起来，太空站就滚雪球般越滚越大了。或者把这些弹丸，围绕着用火箭发射上来的核心指令舱，组装成一艘大型飞船，宇航员再搬进去，一脚油门，出发去月球！
外链图片需谨慎，可能会被源头改
外链图片需谨慎，可能会被源头改美国NASA已经在做相关的试验了。
通宝推：ccceee,潜龙在田,呆头呆脑,mezhan,青颍路,土泡泡,constant,jboyin,种植园土,贼不走空,
本帖一共被 3 帖 引用 (帖内工具实现)家园 从剑到犁 四年前我欠“骨头龙”河友一个回答，现在继续讨论。
当时我设想的“北京天梯”是纯轨道炮，跟航母上的电磁弹射一样，用洛伦兹力牵引一个“滑动铁块”，用铁块拉动“铅笔”，匀速加速。但越到后来，速度越快，这个“铁块”不论是何种材料做的，都会因为摩擦热能而融化。当时我想到一个办法，但没有说，现在既然美国轨道炮下马，中国轨道炮下舰，就可以说了。
这个办法就是“接力”，在第一块滑块到达危险高温前，像接力赛跑一样，交棒给下个滑块。目前看中国电磁炮，估计是炮弹开始移动的前半段，用了磁悬浮（其实是线圈炮），优点是效率高，工艺要求低，实用经验丰富（磁悬浮列车投运N年了），没有炮管内壁烧蚀问题；缺点是结构上叠床架屋，重量大，控制系统复杂，不过此时弹丸速度相对低，所以影响不算大。第二段才是轨道加速，优点是结构简单重量轻，用物理连接刚性控制弹丸的运动路线，这时弹丸已经具备相当高的速度，加速效率比从静止开始要来得高，烧蚀有，但程度也比全轨道炮要轻。
这门电磁炮的炮管，总长大约15米，在这么短的距离内，把弹丸以6万个G以上的加速度完成加速，高速射出。如果是用于航天发射，我们可以把轨道造得长一些（比如近10公里），在这么长一段距离上均匀加速，把5吨左右的货运飞船打到4倍音速出膛，理论上还是可以的，但在“轨道加速段”，仍然需要多个滑块接力牵引。
滑轨造得这么长，其实是迁就货船里的精密设备。货船依靠出膛时的初速，可以跑到平流层，此时动能耗尽，必须用自备火箭继续向上飞，去和“天宫”接头。如果是一长段滑轨，柔和加速，到头来出膛是4倍音速，目前能飞4马赫的战斗机也有，机上那么多设备都能正常运转，可见这个速度不会对现代航电和火箭发动机设备造成损害。
而且轨道炮有个优点，因为滑轨是笔直的，所以它只对弹丸（无人飞船）的总重量和直径有限制，对飞船的船身长度没有苛刻要求，按配送货物特点，可以发射长一点的飞船，也可以发射短一点的飞船。
电磁炮的研究，有个特点，就是不论发展到发射功率的哪个层次阶段，都可以找到对应的军民用途，一点都不浪费投资。
说回如今这门电磁炮，就要说到未来的“万能舰”，目前看，最大可能是055的改型当万能舰的平台。但我的建议，是借鉴当年美国的“埃塞克斯护航航母”，建造全通甲板的“（两栖攻击型）万能舰”，在舰右舷舰岛前后，各设置2个炮塔，每个炮塔里可以是一门大功率电磁炮，或者2门中功率电磁炮。
因为首先，电磁炮（以及以后的激光炮等其他束能武器）都是新事物，投入实用时才会发现意料之外的问题，此时船体内有足够空间冗余，就好补救得多，无非是加各种外挂。其次，“全电推进”是个好东西，但要建立在最基本的物理准则上，肚里有粮心里不慌，必须要有足够的总发电功率，太精打细算的话，遇到突发困难转不过弯子来。理论上055的动力系统可以满足1-2门电磁炮发射时的电力消耗，但开炮时肯定会牺牲其他部门的动力分配，比如不得不减速。两攻舰比起1.4万吨的055，那块头要大得多了。第三，储能装置要可靠好用，占地儿大是免不了的，造得粗笨点就粗笨点，瓷实嘛。
那么“（两栖攻击型）万能舰”装什么载机呢？我的建议，就是装电磁弹射+电磁阻拦，然后上FC-31，也就是起降跑道合一，用的时候麻烦点，把其他直升机都赶到“002伴随舰”上就成，在斜角降落跑道设计出来前，航母也就那么用的。因为中国海军对于下一代舰载机，比较明确了，用歼-20改型（可能缩小一圈）。这么一来FC-31就尴尬了，不如用在两攻舰上，算有个归宿。这样的万能舰，4门巨炮或者8门中炮，外加12架FC-31H，一艘可以力克日本“2个88舰队+1艘配F-35B的直升机航母”，而且电磁炮也可以防空反导，基本上像青霉素杀菌一样，方圆一千公里，所有别国的反潜机，弹道导弹，加油机，预警机等等，都不能飞起来了，空域都干干净净了，此为“禁飞神器”也。至于说那么多门炮对于陆地攻击的效果，我们都不好意思多提了，反正开进濑户内海灭几个都市圈已经很容易了。
通宝推：mezhan,北纬42度,- 复 从剑到犁
家园 一个小建议 世界局势发展到今天，以中俄为一方，以美日为另一方，互相有某种碰撞，已经不可避免。碰撞的方式可能是冷战，也可能是局部热战（白手套战争），甚至是大国亲自下场子（毕竟某国的统一大业还没有完成）。这几国之外，德法，英国，朝鲜半岛地方政权，印度，土耳其等等，是双方要尽量争取的对象------即便没有争取到自己一边，不要站到对面就好。
时不我待，我的建议是“拔苗助长”，先造一艘“试验先导舰”。这艘“试验先导舰”，是满载近4万吨的两栖攻击舰，常规动力，全电综合管理，电磁弹射一道，蒸汽弹射一道，电磁阻拦，32MJ级别的电磁炮炮台2--4座。
一般的铁律，造新舰时，新科技不能超过30%，否则该舰的战斗力可靠性很难保证。但这是“试验先导舰”，其价值并不在于作战，而是集中/平行验证多个革命性的子系统，把新技术都堆砌上去，抢时间，以确保接下来各大型项目的稳妥成功。
这艘舰主要验证几个重大项目：
1）常规动力，全电管理，在3万吨以上的单舰体中运转的有效性和可靠性。这个舰都不过关的话，怎么上6万吨的舰？
2）舰载预警机的实战效能。有弹射有阻拦，你就使劲试飞，也不干扰现役舰的正常训练进度（预警机要弹射，不能上辽宁舰和新国产航母试用）。
3）最终确认电磁弹射的实用性。我一直怀疑电弹，性能上讲，虽说纸上谈兵比蒸弹好太多，但海洋环境是极其严酷复杂的，不在高海况里摔打过，没经历“近炸测试”，电弹到底娇气不娇气，不大好说啊。蒸弹虽然老土，震它个七荤八素，爬起来拍拍灰还是能上的。
4）检验电磁拦阻。这次福特舰暴露的问题之一，就是“电磁弹射与电磁拦阻系统，在电力上无法实现热隔离”，听上去是说无法互相独立地/平行地工作，一个要启动另一个就得靠边让路。这在中国版里有没有类似问题，要实践来检验。
5）未来大舰的电磁兼容问题。不要老在武汉搭积木，那个到底不是海上真实环境，你们不愿意出差下海就明说。
6）即便各系统都过关了，拉出去，在远海进行连续6—10天的高强度演练（模拟作战环境），全面考验设备的耐用性，自携带物资的搭配合理性，各战位人员配置的冗余度，管损部门的连续作战耐力，长时间反潜作战的耐受力，等等。这些方面，我们从苏式航母的教程里是学不到的，因为苏联红海军当年也没有正儿八经用航母实战过。这么泼辣地试，极限演练，出事故是不可避免的，设计尽可能周到的设备，也可能在实用中遇到意料之外的工况，突破原设计的极限。如果放在辽宁舰和后续国产滑跃航母上这么练，练出事故，那就不大好看了，政治上有影响了，扰乱战备值班了。放在小一号的“试验先导舰”上练手，就敢了。这个不试的话，平时不流汗，战时就要多流血了。
7）电磁炮。美军遇到的问题很实际：动能32MJ的电磁炮，打击能力与155MM口径的新式火炸药舰炮类似，似乎没必要搞。动能64MJ的电磁炮威力倒是大了，但加速度太大，炮弹里的精密制导设备受不了，而且炮管寿命太短。我认为中国的弹丸内制导设备技术，能达到BAE今天给美军搞的水平都有点难，不如利用传统火炮的成熟战术，以集群火力取胜，就是一舰上配4-6门，甚至8门32MJ级别的电磁炮，集火射击，这就需要远远大于055船体的平台了，因为强制储能装置太庞大了，对船舶动力设备的功率要求也翻好几倍了。而且电磁炮的功能很多，防空反潜都行，炮多了，各炮分头使用，可以同时兼顾多任务，攻防兼备，不但保护本舰，也为整个舰队撑伞。
8）火炮群如此强大，就需要有低成本的“校射无人机”，随时撒出去，被打掉也无所谓。两栖舰的平通甲板够大，可以任意试用/回收。
9）试验“海基中段反导系统”。
这样一艘舰，虽说有4万吨，加了这么多设备（弹射就有两套不同的机制），随舰的科研/测试设备，随船军工企业人员，零件加工中心，储能装置备份，这杂七杂八一堆砌，机库也占了一半了。好在试飞的以预警机和直升机为主，飞机数量不多，不是作为战斗部队要求载机全要素配置。整艘舰就是下金蛋的老母鸡，目标就是一个：下一个是一个，抓紧时间交出尽可能多的成熟子系统，供其他战备项目瓜分采用，尽早形成真实的战斗力。
通宝推：夏侯,
家园 西南天梯 中国日报亚太分社报道：西南交通大学科研人员于2014年5月14日称，现已搭建全球首个“真空管超高速磁悬浮列车原型测试平台”。西南交大希望真空环境能减少空气对磁悬浮列车的运行阻力。
理论上，该项技术将让列车时速达到2900公里。传统客运列车的每列总重在700吨以上，即便改为轻便型短列，至少也要上百吨。
外链图片需谨慎，可能会被源头改家园 茗谈118-4 （一）
据美国防务技术网(Defensetech，DT)2014年1月16日报道 美国海军的“电磁导轨炮（electromagnetic rail gun）”项目已经进入了第二阶段。在1月15日的“海军水面战联盟年会”上，美海军介绍了电磁导轨炮项目的进展情况。
美国海军研究实验室负责人马修-库伦德少将（Matthew Klunder, Chief of Naval Research）介绍称，导轨炮项目已经完成了第一阶段(原型机研发阶段)，已经研制了2套导轨炮系统原型机，目前项目已经进入第二阶段，海军及工业部门将测试在一分钟内进行连射。库伦德对即将在白沙靶场（White Sands Missile Range）进行导轨炮8连射测试结果充满信心。
导轨炮是一种远程、高能、多任务的武器，射速可达常规舰炮的3倍。其射程可达100英里(约160公里)以上，以舰船上的电能为动力，利用电磁力(洛仑兹力)沿导轨将弹头加速到很高的速度发射出去。海军官员称这是一种不太昂贵、具有高杀伤力和远程打击能力的攻击性武器。美国海军已在弗吉尼亚州达尔格林的海军水面作战中心（the Naval Surface Warfare Center in Dahlgren）对电磁导轨炮进行测试，预计将于2016年装备上舰。
外链图片需谨慎，可能会被源头改上图：Dahlgren实验室里的导轨炮。
这2套导轨炮系统原型机是非常不同的，一套是“通用原子公司”承接的“Blitzer”项目，较为轻便，将来会用于车载项目（“通用原子”是福特号航母的电磁弹射器的供应商）。
外链图片需谨慎，可能会被源头改
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外链图片需谨慎，可能会被源头改第二套也就是现在海军在谈论的，是由BAE于2006年3月承接的“32 MJ Laboratory Launcher”项目，预计安装于下一代重驱逐舰DDG1000的“导轨舰炮”系统，这一套威力要比Blitzer强大得多。
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外链图片需谨慎，可能会被源头改虽然由于技术要求高而没能赶上DDG1000的首舰安装，但项目进展还算顺利，因此美国海军有信心在2016年在某艘DDG1000上试装首门32兆焦耳试验炮。这种导轨舰炮的弹丸重23磅(约10.43千克)，从电磁导轨上发射，也可从海军127毫米甚至155毫米火炮系统发射。美国海军希望最终把电磁轨道炮的单次发射能量提高到64兆焦耳(64MJ)，射程提升至200海里(当然实心炮弹的质量就可以比现有BAE的32MJ项目大很多)。但由于64MJ单次发射所需电流达到惊人的600万安培，因此或许要在多年以后才能设计出产生如此强大电流的电容器，或找到新材料设计出每次发射炮弹后不会被炸成碎片的发射身管.
外链图片需谨慎，可能会被源头改目前导轨炮采用指令制导，但在未来可能发展成自导式。除了在射程和毁伤力方面的优势，导轨炮还是一种相对廉价的海军火炮项目，每发射一枚炮弹的成本约25000美元。
外链图片需谨慎，可能会被源头改由于电磁导轨炮使用时发热情况严重，需要有良好的冷却技术支持。目前美国海军正在对多个冷却系统设计进行评估。
（二）
BAE的电磁舰炮，像榴弹炮一样仰射的话，初速可达7.5马赫，爬高到152公里高（50万英尺），弹丸动能耗尽，然后下降，再入大气层。由于高音飚得高，因此落到地面时，还能保持5马赫的高速度，因此弹丸虽小（10公斤），打击力还是很惊人的。
外链图片需谨慎，可能会被源头改上图：前一门舰炮是电磁炮，后一门是155MM传统炮。
外链图片需谨慎，可能会被源头改
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外链图片需谨慎，可能会被源头改传统的155MM舰炮，如美国的Advanced Gun System（就是现在装在朱姆沃特舰上的舰炮，将来要给导轨炮让路的），每分钟可以发射10发，每枚炮弹（药柱加弹丸）总重102公斤（实际上弹头是枚火箭，里头光战斗部装药就有11公斤）。
电磁炮这个离膛初速，已经是传统舰炮的3倍左右，因此换来的好处，一是弹丸可以大大缩小到现在这个个头，二是不必携带笨重又危险的传统发射药柱（现在朱姆沃特舰上储藏有约1000发常规药柱）。当然，电磁炮32兆焦（32MJ）的能量要求，也是很惊人的，毕竟福特号航母上的电磁弹射器，最大弹射功率也就是122兆焦，已经需要2座新式核反应堆（发电量为尼米兹级航母的3倍）+4座巨大的发电机组（每组能发电100兆焦）来支持，才能保证每45秒充满一次电（即弹射间隔时间45秒）。DDG1000排水量仅1.45万吨，燃气轮机动力，靠新设计的“整体电力系统（IPS）”，全舰最大发电功率可达到78兆瓦，已经超过一个中等城市的用电负荷。
其实这个功率要求，不像我们想象的那么巨大。福特级航母配置4条电磁弹射道，每天的极限出击率（飞机弹射架数）由尼米兹级的160架次提高到了220架次。而尼米兹级使用传统的蒸汽弹射器，其能量转换效率仅6%，可见满负荷运转，弹射160架次的话，要消耗多少能源------也就是核动力，挥霍得起。
福特级的220架次出击率，是由电磁弹射道保障的，而电磁弹射道的能量转换效率达到60%。
（三）
如果我们在“北京天梯”项目里涉及的“铅笔”飞船，全重近5吨，电磁弹射的初速约800米/秒，那么每弹射一艘“铅笔”飞船所需要的能量，相当于福特级航母上弹射50架次25吨级的战斗机，或DDG-1000驱逐舰上的BAE电磁导轨舰炮发射200发炮弹。可见这个能量总额，是可以接受的，况且是民用项目，没有占地面积/机动性等限制。工程的难点在于：
第一，同样的电能，电磁弹射是分50次用掉，而“北京天梯”则要一次用掉，对于强迫储能装置的要求高得多。
第二，航母电磁弹射器的轨道长度在100米以内，而“北京天梯”的发射管道长度达8公里，连接件的摩擦是个难题。
第三，BAE电磁导轨炮能够打出比“北京天梯”高得多的初速（近2500米/秒），但弹丸质量要小得多。
第四，传统化学炸药大炮（如古斯塔夫大炮）可以把7吨的弹丸打出820米/秒的初速，但弹丸内部是简单的传统结构，经得起高G加速，不像“铅笔”飞船配备有火箭发动机/飞控/导航仪等精密设备。
家园 有个我正在想的技术问题 电磁轨道发射飞船，我也想过这个主意，有个技术上的问题一直没想通。
飞船上必须有大电流通过才能获得电磁加速。而这个电流是通过和导轨的接触获得的。7公里长的加速距离上，无论滑块和导轨的接触面有多光滑，恐怕摩擦产生的热量都会把滑块融化成金属液体了吧？还有大电流对金属接触面的烧蚀可能也是必须解决的问题。
具体电磁加速的大电流供电问题我不了解，假如这个问题能够解决，那么我刚刚说的滑块融化的问题有可能就是阻碍这个主意实现的最大技术障碍了吧？
家园 【求助】电磁弹射和磁悬浮列车原理是不是差不多？ 如果是的话，这两个问题就都不是问题了。哪位高手给科普一下？多谢了！
家园 技术问题太多了 我首先考虑的方案，是常规大炮和“高斯炮(电磁炮)”的组合，就是先用常规大炮打出一个初速，再用电磁弹射器接力加速(类似于纳粹德国的5段加速法)。这样难度更大，但你说的问题就被缓解了，容易克服了。
就算单用电磁弹射器，这不是把航母上的电磁弹射器简单放大加长就可以的，比如你说的金属融化，就是一个难点。
第二种方法是复合加速，就是同航母弹射一样，在弹射器工作的同时，被弹射的飞机也开到最大马力。“铅笔”可以如美国NASA的设计，做成小飞机的形状，翼根下携带助推火箭，而弹射器只有滑轨，没有身管。弹射时助推火箭先点火，滑入弹射段后电磁弹射发力。最后飞离滑轨，电磁弹射完成时，火箭也烧完，立刻抛弃。此时“铅笔”拥有最大动能，同时重量又突然减少(抛掉2个火箭)，风阻更小，一举冲到平流层，是很可能的，因为技术上不比德国大炮们更困难。问题在于德国的大炮们把炮弹打到平流层后，还是要弹丸落回地面的，我们则要求“铅笔”扶摇直上，这就难了。
但是我认为举中国之力，加上天才的马教授，这个方案可行，只不过打出去的“铅笔”自重是200公斤还是5吨的问题。
这个方案最大的短板，是小飞船自重有上限，顶多5，6吨吧，运力不强。但如果我们考虑把小飞船也拆解利用，等于是赶驴上山送军粮，送到后驴肉就面条，驴就是军粮，小飞船就是建太空站的建材。至于多出的很多小推力火箭发动机，我想用于未来开发月球，容后细说。
空间站有使用寿命，大约20年。中国的“天宫”，用过20年怎么办？再入大气层烧毁？我建议拆解部分舱段，送到月球表面上去，建立半永久科考站，至少建材部分还是能继续利用的。如果想这样做，在初始设计时就必须留有余地。
总之这个“天梯”是牵连很多的系统工程，不仅仅是电磁弹射一个子系统的事。
- 复 技术问题太多了
家园 我倒是更看好传统大炮一些，详细说说供你参考 原理就是德国的分段加速，相当于一个次口径的超级大炮。不同的地方火箭本身是通过永久磁悬浮的方式悬在炮管中的，并不和炮管有直接接触。这么做的考虑主要是避免对炮管和火箭本身的摩擦损耗。
还有一个不同的地方是炮管基本是水平放置的，可以埋在地下，有一个很小的角度向上倾斜，出口露在地表。
这样发射出的火箭是切向的。虽然说只要速度足够高，即使切向也能最终飞入太空。但是这样有可能在大气层中的距离和时间就长了，对头部的烧蚀层要求就高了。
平着放的一个好处就是炮管可以做的更长，获得更高的初速。你那个炮管7公里，3马赫的速度。咱们弄个25公里，加速到10马赫好不好？或者索性更长，干到20马赫，一炮就直接上外太空了。
我看你的设想，速度是3到5马赫，打到平流层之上再用火箭接力加速进入太空，是考虑尽量避免在大气层中的烧蚀问题吧？如果直接加速到20马赫，烧蚀层的重量成本有多大，这个是需要考虑的问题。
还有我看你的设想是按照7个G的加速度来算的，这个是考虑载人的要求吧？我看不必这么麻烦，太空大炮不如弄成纯货运的，这样货物可以承受的加速度按照20到50G来估算，炮管的长度可以大大缩小。宇航员还是走传统火箭上去。
另外，我瞎捉摸这个，主要考虑的是和美帝争霸太空。
说起来未来的太空战，很可能跟最早的战列舰对战一样变成纯粹的大炮主义。谁的炮多、炮大，谁就赢。如果中国能够第一个在太空中建立第一个堡垒，拥有了能提供大量能源的核电站，大功率激光炮，电磁炮等武器，即使美帝发现了也急急忙忙造大炮往太空发射也没用。因为堡垒的部件只能一个一个的发射上来，进入太空还要拼接，未能完全展开的太空堡垒是没什么战斗力的，只能是上来一个被干掉一个。
当中国能够独霸太空，那么会和美帝形成一种战略均势。就是美帝在海洋和大气层有优势，而中国在太空有优势。总体来说，还是中国的优势多一些。因为美帝的海空优势，在失去太空后会受到很大的限制。说句不好听的话，万一真到了灭国之战的地步，急红了眼可以直接拖一个小行星砸下去，什么他妈的、你妈的、他姥姥来了都防不住，你一颗氢弹的威力有多大？我一颗小行星就直接让你陆沉！
家园 你说得很好 不过路子有点亦正亦邪。开发太空，中国刚刚有点象样的起步，一定要定位在“和平利用”上，先不打别的主意。
美国、英国和苏联于1967年发起的《太空条约》，如今已有包括中国在内的100多个国家签署。其中一项条款是禁止缔约国在地球轨道、月球、其他任何一个天体或空间站部署核武器或其他任何（可投掷于地球的）大规模杀伤性武器。因此对于太空垃圾和陨石对太空站的撞击危险，现在我只是局限在“设一个盾来抵挡”（当然面对特别大的陨石，就只能让太空站变轨闪避），而不考虑用束能武器击毁。
我觉得人类很可悲，把自己锁闭在地球上，争纷不已。如果能跨出去，殖民外太空，G2还争个屁啊？要争到火星上去争。
开发外太空的第一步，人类要开发月球。不是说月球上有多么宝贵的资源值得开发，而是跨向星辰大海的预演，必须的人力培训和装备试用。
而开发月球，用传统的老路子，阿波罗那一套，是不可持续的，必须找新路，用更高的效率来行动。“天梯”既然设想用电磁弹射来打，当然也可以用传统的“超级大炮”来打。或者说，搞电磁弹射遇到不可逾越的技术障碍了，就放弃，转用火药发射，一样能搞起来。
中国和欧洲（德法）很难有巨大的战略利益交集，这是地缘决定的，但如果中俄德法英，在“和平开发太空”上合作，战略层面的很多东西立刻就面貌一新了。
接下来说具体的。
1）磁悬浮虽好，但对于高速（2马赫以上）物体的运动，由于气流扰动，磁悬浮无法保证飞船不碰炮管内壁。所以我反复比较下来，仍然觉得用身管好于用敞开在空气中的滑轨，在身管里用“牵引铁块”牵引飞船，用“高斯枪”牵引铁块。这里就涉及你上篇说的“铁块融化”问题，这我已经想了一个办法，可以缓解。
2）炮管7--8公里，已经是“福特号航母”的电磁弹射器行程的100倍，这其中涉及的工程困难和空气动力学疑难，不计其数。你说身管加到25公里，我看不大现实，这意味着出膛时10马赫，至少炮口必然炸裂，附近方圆10公里内的人群都震聋，要多少电能？咱们毕竟不是做个大号的对撞机。
3）“铅笔”起飞肯定是纯货运，但所运的货物和“铅笔”自备仪表，也要温柔对待。所以我的整体设计，是：飞船最大自重（含货物）不超过6吨，离膛速度不超过3马赫（缩微版例外），冲到平流层时，电磁弹射赋加的动能基本耗尽，此时开启火箭发动机，再爬高到360公里处的太空站，其中一部分“铅笔”在太空站续加燃料后，直接飞往月球了，当然这一段路程好飞多了；而且不载人，也不赶时间。
4）未来的争霸，必然就是争太空。对中美两国人民最好的争法，就是井水不犯河水，定个条约，太空那么大，你往东走我往西寻，看谁运道好。但第一步，两边都只能去月球练手，所以谁争得月球的先机，是一个阶段性的关键。我们现在议的，就是中国如何在这一阶段，弯道超车。如果这一设想实现，凭中国的年发电能力，全体人民艰苦点，限限电，一年打300个“铅笔”，肯定没有问题，这就完全夺到先手了。
- 复 你说得很好
家园 炮管要抽真空的，还有我对太空竞争的看法 忘记说一个细节了，炮管里发射前要抽真空的。一个是避免炮弹在炮管里就过热，还有一个是减少你说的对炮管的冲击。气流对磁悬浮的扰动倒是没想到过，真空应该也能解决吧。
炮管加到25公里，增加的工程困难确实难以想象。地壳的变动，包括地球本身的曲率都会有影响，更不用说炮弹以20马赫的速度在炮管内运动对炮管的冲击和烧蚀。我不是这方面的专家，很多困难甚至都想象不到。提出大炮来正如你所说的“或者说，搞电磁弹射遇到不可逾越的技术障碍了，就放弃，转用火药发射，一样能搞起来。”。你提到可以缓解铁块融化的方案，愿闻其详？
再说说我对太空竞争的看法。
本兄你宅心仁厚，对人类看法乐观，从你说的那个海水淡化就看得出啦。我就很黑暗了，相信唯一的和平，就是必须以实力为后盾的和平。即使没有能够战胜对手的实力，至少也要有确保相互毁灭的实力。国与国之间的关系，没有正义可言。唯一的真理是实力。陈毅外长的话应该反过来说，我们胜利了，所以我们的事业是正义的。伊拉克的大规模杀伤性武器在哪儿？萨达姆最终还是给吊死了吧。南斯拉夫的中国大使馆说炸就给炸了吧？美帝就一个我搞错了，连个道歉都没有。美帝当然不用道歉，就是炸了你了，你能把我怎么样？说搞错了是给你个台阶下，你下不下？
今年正好甲午120年。从120年前开始，只要中国要改革，要发展，日本就过来打一顿，打断中国的发展进程，而日本则靠着吸中国的血发展壮大。现在中国正好又处于一个改革和发展的阶段，日本会怎么办呢？我们能够把对和平的希望，寄托于“打疼你我们好和谈”的奇葩逻辑上吗？
现在美帝搞的TMD，NMD，还有隐形战机、无人战机、战场机器人什么的，目的就一个，只有我打你的，没有你打我的。其实他们已经在很大程度上做到了。现在中国开始暴兵了，美国会允许一个国家超过他军事实力的50%吗？我不知道。
所以我对太空竞争的设想一开始就是立足于“争霸”上的。所以我觉得你那个用炮弹当外墙的太空站都不够，应该直接拖一个小行星来，把内部挖空改造成太空军事堡垒。小行星的外壁，应该足够抵挡大多数的攻击。然后就宣布太空为我一家所有，谁上来就削谁。当中国的太空船拖着小行星在太空转来转去，准备随时把一个国家变成第三个亚特兰蒂斯的时候，全世界的舆论都会闭嘴的。
那时，美帝依然有可以毁灭全中国乃至全世界的氢弹，而中国也拥有可以毁灭全美国乃至全世界的陨石咒，我们就终于可以坐下来，说，让我们谈谈和平的事情吧？