迷你太空电梯来了！

佚名

众所周知，人类目前的航天发射技术效率还很低下。火箭造价高昂，想要获得逃逸速度，就需要消耗大量的化学燃料。虽然目前已有国家致力于火箭可回收技术和可重复利用航天器的研发，但并不能从根本上解决问题。因此，有人想出了一个理论上可行的解决方案：建造太空电梯！

太空电梯如何测试

太空电梯以人类目前的技术水平来看，无疑是一项超级工程。但很多科学家和公司已经为此付出了努力。最近，日本静冈大学工程系的工程师们就制造了一台迷你太空电梯，并于9月11日将其送往国际空间站进行测试。

太空电梯的原理其实十分简单。人们只需在地球同步轨道上建造一个空间站，并用某种有一定柔韧性的结构将其与地面相连。空间站的另一端需要配重，以保证缆绳不会因地球的自转发生偏移。宇航员和乘客可以搭乘电梯轿厢在天地之间来往，而无需火箭的助力。

迷你太空电梯（轿厢）实际上就是一个长6厘米、宽3厘米、高3厘米的小盒子。在这次试验中还有两个微型立方体卫星，每个卫星的长度只有10厘米，彼此间被一条10米长的绳索连接在一起。测试中，迷你太空电梯（轿厢）将在马达的驱动下，沿着这条绳索移动。整个测试过程会被安装在两个卫星上的摄像机记录下来。如果一切顺利，科学家将能够验证太空电梯的可行性。

真正的太空电梯如何建造

太空电梯的终极目标是向太空运送人员和货物。很久以前，科学家便开始做太空电梯梦。1895年，俄国科学家康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基见到埃菲尔铁塔后，便提出了太空电梯的设想。几十年后，科幻巨匠阿瑟·克拉克在一部小说中再度描绘太空电梯。但由于技术上的重重障碍，这一设想始终停留在概念阶段。

日本大林组建筑公司与静冈大学正在合作策划这一项目，积极探索建造太空电梯的方式，希望能够在2050年将游客送入太空。根据他们的计划，太空电梯的缆绳将是一条长9.6万千米的碳纳米管（其强度是钢材的20倍），能够承受约100吨的上行物体。它还将包括一个直径约400米，漂浮在海面上的地面入口，以及1.25万吨的配重。

大林组公司希望借助太空电梯，将人员和货物送入一座新空间站。这座空间站可以充当一个港口，宇航员从这个港口启程，奔赴火星或者更远的星球。2014年，大林组公司第一次公布这项计划，称建筑太空电梯在技术上具有可行性。

根据他们的计算，需要20年时间制造一端固定在地表的缆绳，缆绳的地面端始终施加预应力。按照计划，他们首先要部署20吨缆绳，在随后的18年里要加建510次，最终重量将达到7000吨。相关设施随后运输，预计在一年内建成太空电梯。

项目负责人称他们的太空电梯一次最多可搭载30名乘客;以每小时200千米的速度行驶一周，而后在距地面3.6萬千米的站点停靠。游客在这里下电梯，体验太空游;研究人员和专家将继续前行。

建造太空电梯的技术难题

如果这次试验获得成功，将为建造真实的太空电梯奠定基础。当然，在此过程中，人们还会遇到许多重大挑战。首先是来自缆绳材料的挑战。太空电梯的缆绳必须十分轻，且必须有极强的柔韧性，能够承受作用在配重上的离心力。

缆绳还必须能够承受住地球、太阳和月球引力的多重作用，以及地球大气的影响。这些挑战在20世纪一直被认为是不可战胜的。但到了21世纪，由于碳纳米管等新材料的出现，太空电梯的概念才开始有变为现实的可能。

目前要在地面和地球同步轨道之间建造纳米管缆绳仍然超出了人类的技术能力。一些工程技术专家也表示，碳纳米管还不足以承受这一级别的力。因此，工程师们开始探寻更新的材料，比如钻石纳米纤维。

与此同时，还存在许多其他挑战。比如如何避免太空垃圾和陨石的撞击，如何将电力从地面传输至空间，以及如何让缆绳经受住高能宇宙射线的轰击。但是太空电梯一旦建成，回报也是巨大的。

太空电梯建成后有哪些回报

使用不可回收式火箭将货物发射到地球同步轨道的成本在2000年大约是每千克25000美元。而据估计，使用太空电梯运送货物到地球同步轨道每千克只需220美元。

太空电梯还能用以布置下一代人造卫星，比如天基太阳能电站。地基太阳能电站受制于昼夜的交替和天气，天基太阳能电站则能够一年365天、一周7天、一天24小时发电。其所发的电，可以通过微波发射器，由卫星传回地面。未来的飞船也可以采用在轨的方式进行组装，这也能大大削减成本。现在航天器大多需要在地面完成全部组装，并用火箭进行发射;最多也只能在太空中进行大组件的拼装。这是一种昂贵的方式，需要大运力的运载工具和消耗大量燃料。而一旦有了太空电梯，飞船组件用极低成本就能被送入轨道。甚至于可以在轨道上建造自动化工厂，在太空中就地制造组件。

建造太空电梯耗资巨大，且需要国际合作和多代人的努力。但它一旦建成，就能在可预见的未来，让人类获得几乎不受限的，且成本极低的进入太空的能力。

（选自2018年第11期《军事文摘·科学少年》，本刊有改动）