With a rocket you have to carry the fuel with you. You are not just propelling the mass of the payload, but also the mass of the fuel. Installing a space elevator is a one-time event that can then be used to propel payloads indefinitely. You no longer have to carry the fuel to get to orbit.

In addition to not requiring fuel:

1. A rocket has to accelerate to orbital speed. This takes a lot of energy. A space elevator can climb at a low, constant vertical speed (albeit for a very long climb), and gets its orbital speed almost for free, from Earth's rotation (see Tom Spilker's answer for far more detail on this).

2. Because a rocket accelerates to high speeds, some of the energy is lost as drag. Another fraction of the energy is lost as gravity losses.

3. An elevator is easily reusable. Fully reusable rockets don't exist yet.

Here's a simple reason:

Most of the rocket's fuel is used just to push the rest of fuel!

It sounds strange for those unfamiliar with Rocket equation. The reality is, if we want to accelerate by exhausting something behind us - then we have a problem when the speed we need to reach (8 km/s orbital speed) is greater than exhaust speed (3-5 km/s). In this case the amount of propellant used grows exponentially. That's why a rocket's payload is no more than 3-5% of total rocket mass, and about 90% is fuel (+oxidiser).

Chemical rockets are rather inefficient when used to fly to space. But they are the only working stuff we have now.

With hypothetical orbital lift we would not need a fuel to push the rest fuel.

這歸結為能量轉換的效率和進行轉換的技術的成本。

如果地球表面具有給定質量的地球靜止軌道中的質量，則必須將其提高到對地靜止半徑（或海拔高度，如果您更願意用這些術語來考慮），則必須將其加速至對地靜止軌道速度。兩者都消耗能量，一個確定的數量，即您放下的每公斤質量，〜5.3 X 10 $ ^ 7 $焦耳/千克，升至GEO半徑，〜4.7 X 10 $ ^ 7 $焦耳/千克，軌道動能。 （這是LEO的切換。在LEO，動能遠遠大於桿面能量。在GEO，桿面能量大於動能）這是火箭和電梯的基本作用：提供提升能量使其質量到達地球重力的理想位置，並提供能量使其以軌道速度運動。剩下的就是“實現細節”。

但是正如他們所說的，“細節中有魔鬼。”

相反，使用電梯，是一輛在電梯上行駛的“汽車”可以使用電來提供能量達到地球靜止半徑，並且該能量可以來自地面或原地（例如太陽能）來源。

獲取能量所需的軌道速度會從電梯電纜中竊取能量。

這不是免費的！稍後再介紹。

當前的地面電源可以以高於30％的效率轉換煤炭，天然氣等中的化學能。不需要放高燃料，氧化劑（幾乎是免費的：我們從周圍的空氣中獲取）或進行能量轉換的硬件。對於給定的有效載荷，沒有的硬件比必需的火箭硬件輕 ，它們變成了高能垃圾！因此，能量的閣樓部分佔總能量的一半以上，其效率遠高於火箭所能提供的效率。

許多人認為，您可以從同一來源獲得軌道動能。如果是這種情況，則由電力系統為電梯提供的動能將比由火箭提供的動能更有效。

但是，水平（垂直於局部垂直方向）加速有效載荷的硬件不是電梯轎廂上的驅動馬達和傳動系。這是巨大的電梯電纜本身。電纜走得越高，與地球一起旋轉的速度就越快。在地球表面，有效負載以約450 m / s的速度移動。在GEO處，電纜必須以約3100 m / s的速度移動。當您沿電纜上行時，電纜的局部水平速度與距地球中心的半徑成比例。因此，當汽車沿電纜向上移動時，電纜會沿軌道速度方向輕輕推動電纜，從而逐漸向汽車添加水平動能。但是隨後，汽車也在推動電纜，這會產生後果。

如果在汽車上安裝相對較小的火箭發動機（或其他施加水平力的方法），則可以電纜上的淨水平力為零。這將取消我將要討論的任何影響。但是，使用火箭發動機時，您需要攜帶足夠的推進劑，使ΔV達到〜2.7 km / s（不平凡！），現在您又要使用火箭推進器來消耗將近一半的能量。現在，假設汽車上沒有這樣的系統。

後果：汽車接收的動能來自電纜。汽車會放慢速度-一次只是一點點，但是很長一段時間內，汽車要花費時間才能到達GEO。這使電纜不受徑向干擾。搖擺的行為並不像電纜是剛性桿一樣。由垂直移動的汽車引起的局部位移會以波浪的形式傳播到電纜的其餘部分，有點類似於拔吉他或鋼琴弦。最終，電纜將從錨定點向西略微傾斜，而不是直直彎曲：會有點“搖擺”。電纜的某些動能和行駛中的汽車的某些能量已從平移運動的能量轉換為振動的能量。

非垂直方向不穩定。電纜，配重以及與之相連的所有物品都將嘗試恢復該垂直方向。為此，一切都必須向東加速。加速需要能量。能量從哪裡來？

地球的旋轉能量！

如果電纜稍微向西傾斜，那麼電纜上的張力矢量指向大部分向下，但稍向東。如果電纜上的力具有向東的分量，那麼地球上的附著點上的相等且相反的力將具有與地球的自轉相反的向西分量。地球正在加快電纜的速度，電纜正在使地球的旋轉速度降低一小部分。

電纜不會顯著下降（下垂），因為超過GEO的配重在電纜上施加了足夠的拉力，使其永遠不會完全下垂，除非某些白痴試圖戴上重量更大的汽車和有效載荷比電纜上的拉力大。 （除了：但是，當水平運動（即相對於理想的僅徑向位置的差異運動）通過科里奧利力耦合到相對較小的垂直力時，拉應力將發生局部變化，從而允許較小的垂直運動。垂直位置將使地球重力井向下產生較小的位移;對於向西或向東的水平位移，這些向下運動會導致向東的力較小，從而導致向西位移的校正力較小，向東位移的干擾力較小）

電纜將一直承受這些水平的加速力，直到回到其垂直位置（擺動！）。這意味著它不會止步於此。就像簡單的諧波振盪器一樣，它繼續經過該平衡點並向東傾斜，最終停止並進入向西傾斜的恢復過程的相反方向。就像一個倒立的鐘擺！在沒有耗散過程（摩擦，彎曲加熱等）的情況下，這種振盪將無限期地持續。真實的電梯系統中存在耗散過程，因此電纜最終將返回到靜態垂直位置。

是的。數年，數十年，甚至更多年，具體取決於電纜的材料。如果您頻繁地隨意上下汽車，而不注意時間安排或上升/下降曲線，則這些運動所激發的振動和搖擺會加重電纜的負擔。不用說，對電纜施加過大壓力顯然不是最佳選擇。

如何在更短的時間內停止搖擺？

您必須對電纜施加外力！

這些外力可能至少部分來自電梯轎廂，因為它回落。如果汽車承載的質量與上升時的質量相同，則將出現垂直速度分佈，從而抵消搖擺，甚至消除振動。這並不意味著理論速度分佈是可行的。偶爾涉及的速度可能超過汽車技術所能應付的速度。它可能涉及頻繁的減速，甚至備份，以及重新加速，可能會使下行行程比期望的長。如果無法實現最佳配置，則往返行程將使纜線搖擺，振動或（或極有可能）同時發生。

如果下降車的質量不同於上升車的質量

正確地定時和剖析另一輛車的上行路程，也可能會抑制一些晃動和振動。

如何還是要消除剩餘的搖擺和振動？

還是必須對電纜施加外力。

當電纜接近平衡（垂直）位置時，必須減速它相對於該位置的水平速度，因此您必須沿與其運動相反的方向施加力。這適用於搖擺或振動。但是，在施加力的位置和時間的組合上必須非常小心。如果您施加“砰砰”力（ bang-bang 控制意味著控制力已關閉或100％處於打開狀態，兩者之間沒有任何作用），例如在GEO位置，您將發射出從該點開始沿電纜上下移動，因此，即使您可能在衰減低頻振動，您也會激發更多的高頻振動。

您確實可以在GEO點施加力，但不能爆炸。必須將它們施加輪廓，以阻尼在特定時間由於振動，行波和搖擺而發生的任何運動的總和。

您可以將力施加到產生平移力的任何系統上在真空中。您可以與地球的磁場或電場相互作用。這種方法將消耗電能。由於您沒有選擇磁場的方向，因此對磁性系統施加力的方向的選擇受到限制。因為來自磁場的平移力需要磁場強度的梯度，並且該梯度在地球磁層中很小，所以您需要很多的電力。另外，在磁暴期間，磁場方向和強度可能會發生巨大變化，從而難以使用。局部電場也有一些類似的問題（但不是梯度要求的問題），它的方向和大小比磁場更易變。兩種方法都需要大量的電能，而在某個地方，則必須為該電能付費。

或者您可以使用最常在真空中施加平移力的設備：火箭發動機。它必須是可節流的（沒有爆炸聲！）或許多腔室的陣列，它們的組合佔空比會產生近似連續變化的推力-時間曲線的近似值。而且由於地球的重力場並非完全呈圓柱對稱，因此東西向的振動最終會耦合成南北向的振動，因此，您需要的發動機或發動機組必須指向四個水平的基本點，而不僅僅是東西向。採用這種方法，繞行的汽車必須隨身攜帶火箭發動機的推進劑，作為其有效載荷的一部分。這吞噬了汽車的收入有效負載能力，在某個地方，有人要為推進劑支付費用，並要在達到使用壽命時更換引擎。

最終結果：電梯的軌道動能汽車和有效載荷不是是免費提供的！

與成本相關的最後一個方面：產生電能，將電能分配到需要的地方並進行轉換的技術成本它轉化為動能的成本大大低於火箭技術的成本。由於質量對於火箭來說是至關重要的問題，因此要花費大量金錢來削減部件中相對少量的質量。這意味著與基於地球的系統相比，這些組件的製造具有較小的設計裕度。以較小的利潤率運行意味著更精確的製造方法（通常比不那麼精確的方法更昂貴），隨著檢查，文檔等的增加而對質量控制的關注，以及對成品零件或組件的拒絕更為頻繁。所有這些使火箭提供的焦耳能量比電動機和提供它的發電站所提供的能量更昂貴。

最終結果是，一旦您安裝了太空電梯（而且，伙計，這不是一件小事！），電梯系統每千克的運行成本應該大大低於火箭的成本。但是，當您考慮電纜動力學及其控制方法時，您會發現差異可能並不像您最初想到的那麼大。

“與地球自轉相交”的含義很有意義當您將地球，電梯，轎廂和有效載荷一起視為一個隔離的旋轉系統時。所有這些加在一起具有一定量的角動量，除非受到外力作用，否則角動量不會改變。角動量的大小是轉速（角速度）和慣性矩的乘積。 （實際上，角動量是一個矢量，是角速度矢量和慣性矩陣的乘積，但我們無需在這裡討論！）。從地球表面到GEO台站運行質量時，系統的慣性矩會增加相對較小的比例。由於角動量是恆定的，所以角速度必須減小相同的微小分數。當汽車回落時，假設它承載的質量與上升時的質量相同，地球的旋轉速度將恢復正常。

毫米。考慮到搖擺和振動，我想到了另一個我從未考慮過的話題：月潮會如何影響太空電梯？一天！

最終，電梯將變得更加高效，因為它不必處理重力損失。

讓我向您提出一個問題。像Blue Origin的New Shepard一樣，將火箭懸停在原地需要什麼？

如果您看到了他們的任何發射，就會知道他們並沒有完全關閉發動機，而是讓它們繼續運轉。一直徘徊，即使您沒有看過它們的發布之一，這也是直觀的答案。如果您完全關閉發動機，您將開始倒地。火箭在爬升到軌道的整個過程中都發生了同樣的事情，我們稱能量消耗了重力損失。

由於重力損失，火箭無法您需要花費數天或數週的時間才能進入軌道，因為整個過程中燃燒的燃料過多。這就是為什麼火箭又大又強大的原因，因為它們需要相當快地進入軌道。只需幾分鐘，而不是幾小時或幾天。這意味著他們必須使用能夠滿足這些特徵的引擎。強大而輕巧。以火箭消耗燃料束能量的速度確實不切實際。

我們有效率更高的火箭發動機，可以產生更多的 delta- v （速度變化）對於相同量的燃料，可以使用束狀光或實際使用太陽能，但是它們產生的推力太低，甚至推力重量比甚至小於1僅用於發動機，這意味著他們甚至無法支撐自己徘徊，更不用說舉起大型火箭了。這些類型的引擎由在軌衛星用於保持或移動到不同軌道。

如果我們能建造一個太空電梯，它會開闢許多選擇，以減輕有效載荷中燃料的重量，甚至只是採取一種緩慢而有效的方法。在繫繩上，您可以停下來並掛在那兒，而無需使用任何電源。一個簡單的電動機就可以拉您的電纜和太陽能電池板，也可以使用光束功率。您甚至不需要太陽能或光束能量來為爬升提供足夠的恆定功率，因為您可以包括一些電池讓您充電一會兒，在耗盡電池的同時爬升一點，然後停止為它們充電。即使您的履帶式發動機上有一些汽油箱為登山者提供動力，我還是希望它比火箭更有效率。

正如@Evan Steinbrenner在回答中指出的那樣，停下來的太空電梯不需要使用任何能量來抵抗重力。盤旋的火箭必須燃燒大量能量才能抵抗重力。登山者只需要足夠的能量就可以使電纜向上移動，基本上可以使加速度略高於1g，並且可以在閒暇時提供。

火箭不僅必須消耗足夠的能量來抵消地球的1g拉力，還必須消耗足夠的能量以加速至每秒至少7400米的軌道速度。每秒7400米的速度實在是太快了，什麼也沒有，而且火箭也不會進入軌道。要達到每秒7400米的速度，還需要將大部分燃油質量加速到高速行駛。火箭方程式的殘酷暴政意味著僅僅為了加速加速有效載荷所需的燃料就需要絕大部分燃料。自備燃料。如果電纜無法充電，則光束功率也很重要。可以通過地面的微波輻射或太陽能為登山者提供動力。即使它使用自己的燃料和發電廠，也不必將燃料和發動機加速到高速，從而擺脫了“火箭方程式的暴政”。

當前的Falcon 9 v5的起升重量為549,000KG，可將22,000 Kg的有效載荷送入低地球軌道，燃料重量約為40萬Kg。獵鷹1上使用的早期1C Merlin僅產生40,000 Kg推力，每秒燃燒140 Kg燃料。

讓我們想像一下，我們可以建造一個100公里高的加油塔，並在其頂部懸掛一根100公里長的軟管（在承載軟管總重的自動收卷器上）。現在，您22,000 Kg的有效載荷僅需要一個古老的Merlin 1c就可以以接近2G的加速度發射。它僅用62,000公斤燃料就能在大約7分鐘半的時間內達到逃逸速度。不必攜帶自己的燃料，可以將所需能量減少85％！

現在想像一下，您不必將有效載荷加速到7,400 m / sec。您認為將其提升到100公里塔頂所需的能量要少多少？

要添加到上面的答案中，您還可以通過將有效載荷向下送回電梯來獲取能量。

很多答案都提到，火箭需要攜帶燃料的重量以及通常的有效載荷，這需要更多的能量來提升。這是正確的，但還有另一件事需要考慮：火箭發動機是熱力學發動機，並且受第二熱力學定律的限制。甚至最理想的熱機也不能超過以下效率：

$$ \ eta = 1-\ frac {T_2} {T_1} $$

其中$ T_2 $是溫度火箭內部燃燒室的溫度（高）和$ T_1 $是大氣溫度（低）。由於不理想的條件和其他一些損失，實際的火箭發動機的效率將遠遠低於理論值。

相反，太空電梯將由電磁驅動。類似於軌道槍或線性電動機的技術將用於沿電梯加速物體。在這裡，不涉及熱量到工作的轉換（因此不需要對抗熵），這樣的系統效率很高。

電磁系統的另一個非常有趣的優點是：能量可以返回到減速源。假設接近要求的高度，常規火箭將燃燒燃料並向相反的方向（向前）噴射燃料，從而使火箭減速，從而進一步浪費燃料和能量。太空電梯可以使用再生動態制動將負載的能量動能返回給電源。

另一個被忽視的因素：

火箭是高能機器。為了獲得使火箭完全到達軌道所需的能量密度，必須做出許多折衷。這些妥協通常是以效率為代價的。 （在我的頭頂上，LH2 / LOX火箭的發動機運轉非常強勁，因為它們實際上從排氣中含有大量未燃燒的燃料而獲得了更大的推力。這是因為推力來自排氣速度，而不是能量，而未燃燒的H2是比H2O排氣要輕得多，因此在相同能量水平下移動速度更快。）

還有安全問題。火箭再次是非常高能量的設備。真正好的安全系統根本就沒有質量。即使是最好的鳥有時也會飛起來，對於載人發射，我們試圖將機組人員從飛臂上拉開，但這並不總是可能的。您最後一次聽說電梯正在嗡嗡作響嗎？發生的最糟糕的情況是它們被卡住了-這是令人頭疼的事，而不是船員失竊事件。

讓我們看一看位於發射台而不是對地靜止軌道上的衛星的動能和重力勢能。從直觀上看，它在軌道上具有更多的能量，因此，無論我們使用哪種方法，只要我們能夠計算出總的能量變化，就可以確定到達軌道所需的能量的絕對最小界限。

然後我們可以研究如何用空間升降機而不是火箭來提供能量。

最低能量要求

衛星$ E $的總相關能量為動能$ K $和引力勢能$ U $的總和。

$$ E = K + U $$

動能應該很熟悉：

$$ K = {1 \ over 2} m_s v_s ^ 2 \ tag 1 $$

重力勢能為負，因為它需要能量輸入才能遠離地球。

$$ U =-{\ mu m_s \ over r} \ tag 2 $$

其中：

• $ m_s $是衛星的質量
• $ v_s $是衛星的速度
• $ \ mu $是標準引力參數：$ 3.986 \ times 10 ^ {14} \：\ mathrm {m ^ 3 \ cdot s ^ {– 2}} $ for Earth
• $ r $是距地球中心的距離

衛星位於赤道上的發射台上，自地球旋轉以來的速度為463.2 m / s。在地球靜止軌道上，速度為3070 km / s。因此，根據等式1，動能的所需變化為：

$$ \ Delta E = {1 \ over 2} m_s \：3070 ^ 2-{1 \ over 2} m_s \：463.2 ^ 2 =（4.605 \ times 10 ^ 6）\：m_s $$

現在的重力勢能。地球半徑為6,371公里，對地靜止軌道為35,786公里。使用公式2，重力勢的變化為：

$$ \ Delta U =-{（3.986 \ times 10 ^ {14}）\：m_s \ over 35786000} + {（3.986 \ times 10 ^ {14}）\：m_s \ over 6371000} =（5.14 \ times 10 ^ 7）\：m_s $$

因此，我們要從赤道上的發射台移動到靜止軌道的每一公斤，我們都必須以某種方式提出約4.6兆焦耳的動能和51.4兆焦耳的動能。

火箭

要進入對地靜止軌道，我們可以使用霍曼轉移。

首先，火箭將東方指向地平線，然後引擎立即使火箭加速。這將使火箭沿橢圓軌跡運動，其頂點與目標地球靜止軌道相交。

指向東面而不是筆直向上是最有效的方法，因為由於地球的自轉，火箭已經沿這種方式移動了。我們將擔心其他時間發生碰撞和大氣阻力。

在遠地點，重力勢是正確的，但是火箭的移動速度太慢。因此，第二次燃燒再次將火箭加速到目標速度，將橢圓軌道改變為圓形軌道，我們就完成了。

I 計算所需的速度變化（ $ \ Delta v $），第一次刻錄為9838 m / s，第二次刻錄為1503 m / s。總共$ \ Delta v $為11,340 m / s。

現在的問題是：火箭需要反應質量。為了達到第二次燃燒，我們不僅需要發射衛星，還需要發射足夠的反應質量（燃料）來進行第二次燃燒。這意味著第一次燃燒需要更多的燃料，因為它不僅發射衛星，而且還發射第二次燃燒的所有燃料。

這導致了 Tsiolkovsky火箭方程：

$$ \ Delta v = v_e \ ln {m_0 \ over m_f} \ tag 3 $$

其中：

• $ \ Delta v $是車輛可產生的總速度變化
• $ m_0 $是整車的初始質量，包括有效載荷和燃料
• $ m_f $是燃燒後的最終質量所有的燃料（有效載荷+垃圾，但顯然我們嘗試將垃圾最小化）。
• $ v_e $是有效排氣速度。它受火箭設計的限制。

$$ 11340 = 4400 \ ln {m_0 \ over m_f} $$

$$ {m_0 \ over m_f} = e ^ {11340/4400} = 13.16 $$

絕對值最好的情況是，將1千克衛星發射到地球靜止軌道需要12.16千克氫氣和氧氣。不錯！

當然，這是假設所有非有效載荷都是燃料。由於等式3中的對數，事實證明，監督非常重要。我們必須包括引擎，水箱，登台硬件等的質量。即使所有這些“垃圾”都不是有效載荷，我們還是必須對其進行加速。

我們也沒有考慮大氣阻力或重力阻力。在實踐中，大約需要$ 13600 m / s的\ Delta v $，而不是在最佳情況下計算出的11340 m / s。再次，火箭方程使這件事變得非常重要，因為燃料需求呈指數增長。

舉一個真實的例子， Falcon 9最多可以發射8300公斤有效載荷進入對地靜止轉移軌道。整車在起飛時為549,054千克，其中有507,500燃料。每千克有效負載可得到61千克燃料。而這恰好到達地球靜止轉移軌道-有效載荷必須使用其自身的推進力進行最終燃燒，以約1500 m / s的Δv來使軌道環化。

太空電梯

太空電梯的最大優勢是您不必隨身攜帶燃料。您只需將電梯乘坐到對地靜止高度，然後放開。

您不需要攜帶燃料，因為您可以通過電動方式向電梯發送能量。

您不需要走得很快。這意味著大氣阻力不是問題。由於不需要承受強大的空氣動力，這也使車輛的工程設計更簡單。這也意味著您不需要會產生巨大推力的推進方法，這為更高效的推進方法開闢了可能性。

讓我們考慮一下系統中各個組件的效率：

• 推進電動機： 90％
• 電力分配： 90％。
• 電力產生：大約40％的老式老式燃燒碳氫化合物。水力發電廠可以達到95％。

因此，採用現代技術，總效率為50％會很容易。

每千克有效載荷需要51.4 MJ的重力勢能才能到達地球靜止軌道。效率低下之後，我們要研究的東西大約是每千克有效負載100 MJ。

動能可以從電纜，旋轉的地球或配重中獲取。保持電梯穩定很複雜， Tom Spilker的答案對此進行了詳細介紹。它仍然需要一些能量輸入，但是它比舉起有效載荷所需的能量少一個數量級，因此我們可以將其作為“工程挑戰”手揮去。

對於這些數字，相同的8300獵鷹9號的有效載荷為830吉焦，但由太空電梯發射。這大約是空中客車A330的四分之一油箱。

除了其他答案。

火箭燃料離開火箭時非常熱，這是能量損失，使系統推力效率降低。

火箭壓縮空氣，就像跳進果凍中一樣。移動果凍會消耗大量能量。

它更安全，需要的檢查和天氣問題也更少。

它可以使用便宜的燃料作為煤炭和核能，而不是昂貴的火箭燃料。

還有一個“電源”問題。使X達到頂部所需的能量是恆定的，但是所需的時間是靈活的。給定合適的齒輪比，一台小型電動機將使X達到頂部，這將花費很長時間。如前所述，您不必在旅途中發送電動機。有趣的是，您甚至不必派遣大部分船隻。想像一下用於數學的垂直滑雪纜車。將宇航員穿上西服，然後將其運送出去。椅子掉落將平衡被舉起的椅子。在空間站，他們脫下衣服，將它們放在下落的椅子上，並在底部重新使用它們。平均而言，電動機只需克服摩擦即可。

其他答案主要集中在達到海拔高度的能量上。儘管確實如此，但我建議這些擔憂被高估了。

我要說的是，每個人都忽略了大幅降低的車輛成本。軌道火箭不僅是尖端技術，而且是尖端技術。同時顯示出極高的功率輸出，低重量和高可靠性的需求。此外，它們的製造數量基本上都是手工製作的。

但是考慮一下電梯履帶。讓我們做一個SWAG（科學野驢猜想），並以50噸的負載和50噸的有效載荷，以10到20 mph的上升速度進行估算。

這似乎並不像看起來那樣樂觀。只需要對相對較小的乘員空間加壓：大多數不易腐爛的貨物基本上可以堆放在固定在車輛側面的CONEX中。 G力極低，大概振動不會接近火箭的發射水平。不僅不需要精簡，甚至不需要封閉貨物區域。假設起始速度為10 mph，則在1小時結束時，海拔將為50,000英尺，基本上沒有大氣產生風。加速到20 mph時，到ISS軌道的總行程時間約為13-14小時。對貨物進行遮陽可能是個好主意，但可以在發射後幾個小時內展開，幾乎沒有重量。

在10英里/小時的垂直速度下，每100噸的功率要求約為10兆瓦，即1.5萬馬力。這將被分配到小型拖拉機發動機中，其中一些用於冗餘。在中等的3 hp / lb的密度下，電動機重量將約為5,000 lb，或預計車輛重量的1％。 2％，時速20 mph。 Wikipedia建議電力機車的發動機功率可以達到1.6 MW，因此顯然並沒有明顯的技術基礎。當然，冷卻將是一個挑戰，因為它總是在太空中，以及在真空中運行所帶來的挑戰。同樣，重要的是，這樣的履帶將比火箭更簡單，更便宜。沒有試圖撕裂自己的火箭發動機。沒有苛刻的低溫燃料/氧化劑系統等待洩漏並爆炸。沒有姿態控制系統。沒有重入盾牌。簡單，有效的幾何形狀（由於沒有簡化問題）使施工變得容易。沒有候選設計就無法進行權衡，但是高強度/重量的材料可能是不必要的。我建議看起來就像是一艘很小的RORO貨輪停了下來。

此外，地面支持基礎設施要便宜得多。沒有燃料存儲/傳輸系統，沒有雷達跟踪系統。沒有啟動控制。大概還有其他電梯獨有的成本。

假設速度為20 mph，並且在軌道上轉一周，LEO的任務時間約為2天。沒有明顯的理由像火箭一樣將地面維護視為“翻新”，更像是對長途卡車的維護。讓我們說幾天。然後，您每4天執行一次任務。

以對比系統為例，以獵鷹9號為例，其有效載荷為15噸，周轉時間約為2週，而且車輛本身的價格要昂貴得多，無論是建造還是運營。

太空電梯不需要動能來保持其高度，火箭必須不斷消耗燃料，才不會開始加速回地球。

空氣動力隨著速度的增加而增長，火箭需要最小化對重力施加力的時間，這意味著增加其垂直速度，但是增加速度也會由於空氣動力阻力而降低效率。

太空電梯不受重力引起的損失，因此可以更好地將空氣動力學損失降到最低。在我看來，這是假設太空電梯可以降低成本的兩個主要機制。

既然實現軌道（包括我們通常認為是地球升降機的出口點的對地靜止軌道）的全部目的都是為了達到目標速度，那麼以下重點關注速度而不是勢能的變化。

在發射的第一刻考慮一下火箭。假設車輛在起飛時的質量為1,000,000 kg，其發動機的性能與Saturn V F-1大致相當，因此排氣速度約為2.5 km / sec（2,500 m / s）。

為使計算簡單，我們考慮從升空到車輛達到2.5 m / s的垂直速度的短暫時間，我們將忽略重力損失。

要實現這種動量變化，必須排出大約1,000千克推進劑（動量=質量x速度）。

但是，能量是質量的一半乘以速度變化的平方。因此，排出的1,000千克推進劑的動能最終達到車輛獲得的動能的1000倍，而忽略了重力損失。

同樣，保持數字簡單，如果我們說此2.5 m / s的初始速度變化是在一秒鐘內發生的，那麼我們的初始發射加速度約為0.25 G（阿波羅·土星（Apollo Saturn）約為0.16），那麼1,000千克/秒的推進劑只能提供所需的實際推力的1/5（0.25 G實際加速度+ 1 G的重力加速度），因此我們確實需要5,000千克/秒-使我們的推進劑能量達到了5,000倍我們已經考慮了車輛的動能。在第一秒中，我們將1,000,000公斤的火箭升起了約3 m，因此我們也添加了少量的勢能。

計算出約3,440萬焦耳的動能和勢能加到了飛行器上，從而使被排出的推進劑中的能量約31.25億焦耳-仍然相差約1,000倍。當然，在第一秒之後，火箭將輕5,000公斤，因此它將加速更快，因此對於相同的脈衝，它會獲得更多的動能和勢能。隨著飛行的進行，這種趨勢將繼續下去，因此能源效率將提高，但僅此而已。

對於太空電梯，推進系統中消耗的能量可能與車輛的勢能和動能更加接近。

要點是，推進劑總是比火箭獲得的能量大，而且在發射的初期，它尤其可怕，儘管火箭發動機在將化學能轉化為廢氣的動能方面非常有效。效率低下的原因是車輛及其耗盡的推進劑的能量和動量之間的關係。

高ISP（高排氣速度）在火箭飛行中通常被認為是一件好事，因為這意味著您必須攜帶較少的推進劑才能獲得給定的delta-V，但這樣做的代價是所需的能源成本。換句話說，一個非常省油的火箭實際上在能量上是“低效的”，特別是與電動機等相比。那是太空升降機可以更節能的地方。

關於軌蹟的最後一個問題……軌道全都與速度有關。考慮到重力不斷將您拖到地面，使火箭進入軌道的最有效方法是迅速完成飛行-與重力戰鬥所花費的時間越少，所需的能量（推進劑質量）就越少。因此，如果您想進入地球靜止軌道，則應盡可能快地（在實際限制範圍內）加速進入至少一個低地球軌道。在這一點上，您不再需要與重力作鬥爭，您可以花一些時間增加速度，直到它使您進入轉移軌跡（地球靜止高度的近地點）。隨著軌跡向更高處移動，您會失去速度，因此到達目標高度時，您需要增加一些速度，從而使軌道圓化並且就在您的位置。沿徑向線上升通過地面上固定位置的火箭將在整個過程中與重力作鬥爭，其發射或發射的第一秒所達到的效率差不多。

Space elevators benefit from the fact that the earth is essentially a rotating "immovable object"*.

To accelerate your craft forwards you must accelerate something else backwards with the same Momentum. Momentum is proportional to velocity but kenetic energy is proportional to velocity squared.

Much of the energy used by a space rocket goes into accelerating the propellant backwards rather than accelerating the rocket forwards. Most of what is left goes to lifting the propellant. Relatively little goes into the final orbital energy (kinetic and potential) of the final stage.

Pushing against an immovable object is far more efficient. Nearly all of the energy goes into lifting the climber and it's payload.

Better still the earth is rotating. So as you climb a vertical tower attatched to the earth as well as gaining height efficiently you also gain horizontal speed essentially for free. Eventually at a height we call "geostationary orbit" you could let go of the tower and stay at the same altitude. Go high enough and letting go of the tower would mean being thrown off into space.

Only problem is how to bulid the tower. We can't simply build a tower from the bottom, the materials that would be needed are simply implausible. A cable held in place by centrifugal force is more feasible but still a massive engeneering challange requiring materials that are on the edge of feasibility.

* That is nothing we puny humans do will have a significant impact on it's velocity or rotation.

其他答案提到需要攜帶自己的燃料，但是另一個因素是需要反應堆。火箭燃料既用作燃料又用作反應物質。上太空電梯的人可以將電梯用作反應質量，從而使有效的“排氣”速度大大降低，從而需要更少的能量。我們再次降低它的唯一方法是浪費掉能量。有了電梯，我們想要帶回地面的任何東西都可以用作配重，將新的有效載荷提升到軌道。