“太空电梯”能实现吗

在电影《流浪地球2》中，主角一行乘坐“太空电梯”前往空间站，速度之快，让大块头的宇航员都承受不住，堪比“宇宙级高速公路”。那么，人类未来能用坐电梯的方式轻松抵达太空吗？

在春节档电影《流浪地球2》中，“太空电梯”等多项科学设定，打开了不少人对于未来科学的想象空间。那么，人类未来能用坐电梯的方式轻松抵达太空吗？

“太空电梯”设想

在片中，开场不久，主角一行乘坐“太空电梯”前往空间站，速度之快，让大块头的宇航员都承受不住，堪比“宇宙级高速公路”。按照电影的设定，乘坐“太空电梯”会承受9G 的重力，乘坐人员必须穿上抗荷服，乘坐时可能会发生呕吐、昏睡的情况。

影片科学顾问、中国科学院力学研究所研究员韩桂来表示，从宏观方面看，“太空电梯”就是一个受力问题，需要三个方面参与——地球、顶端配重和缆绳。可以把它看作是地球的一条长辫子，地球自转、缆绳和顶端配重同步运行，缆绳相当于拴住了地球和配重，并和万有引力共同为配重提供向心力，使得彼此不脱离。

乘电梯进太空这个想法并不新奇。早在1895 年，俄罗斯火箭专家与航天先驱齐·奥尔科夫斯基在参观法国巴黎的埃菲尔铁塔时，就受到铁塔建设的启发，提出在地面上建设一座直抵地球同步轨道的超高型铁塔，以架设电梯的方式实现进入外层空间，这是“太空电梯”的滥觞。不过，在经过一系列计算后，他认为建设这样一座超高型铁塔是不可能实现的。

20 世纪60 年代，随着人类首次进入太空，建设“太空电梯”进入太空的想法再次被科学家提了出来，但“太空电梯”存在太多无法攻克的难题。

中国科学院物理研究所研究员梁文杰表示，“太空电梯”的设想从提出到现在已经100多年，之所以一直没有实现，最主要的障碍是材料。“太空电梯”必须处于三万六千公里的高空同步轨道，才能实现和地球一起转，但能够拉起三万六千公里的缆索所用的材料强度要达到钢铁的60 倍，没有任何一个材料能达到该要求。

人类是否能成功建造“太空电梯”

20 世纪90 年代以来，材料科学获得了一系列重大突破，这让“太空电梯”的支持者们看到了解决材料难题的曙光。

1993 年，碳纳米管诞生，并在之后实现了量产。这种强度高（与金刚石类似）、柔韧性好，并可制成纤维的材料。作为已知世界上强度最高的材料之一，碳纳米管拉伸强度高达100GPa,单位质量的拉伸强度是钢铁的276 倍，理论上完全可以做到“四两拨千斤”的效果。但由于制备碳纳米管所用的催化剂容易在高温环境下失去活性，这就导致碳纳米管的长度受到很大限制。

近年来，我国在碳纳米管研究方面取得了重大突破。清华大学在世界上首次报道了接近单根碳纳米管理论强度的超长碳纳米管管束，只需1 立方厘米纳米碳管制造的超强纤维，就能承受超过800 吨的重量，而其重量仅仅只有1.6 克重。目前，研究团队正在从事一米以上碳纳米管的制备，希望能够制备出公里级以上长度并具有宏观密度的碳纳米管，这将为“太空电梯”的制备开启一线曙光。用“太空电梯”向太空运输人员与物资的震撼场面，或许离我们并不遥远了。