“太空電梯”這種東西，大家一定在科幻作品中見過。這種連接地球與太空的軌道，仿佛離生活非常遙遠(yuǎn)，就像是一種荒謬的存在。但科學(xué)家們卻表示：太空電梯真的可能實現(xiàn)，它是人類新的太空夢。

20世紀(jì)90年代，人類發(fā)明了碳納米管，這是一種輕巧、剛硬、堅韌的材料，被科學(xué)界視為“太空電梯”中軌道電纜的最理想材料。隨著碳納米管技術(shù)的發(fā)展，人類的登梯游太空夢將一步步照進(jìn)現(xiàn)實。

太空電梯

1979年，英國著名科幻大師阿瑟·克拉克在小說《天堂之泉》中，首次提出了“太空電梯”的概念，它大膽又充滿想象力。

隨著人類探索太空步伐的加快，科學(xué)家們開始認(rèn)真考慮，能否研制出太空電梯，實現(xiàn)太空與地球間物資更便捷地交換？

1991年，日本科學(xué)家飯島意外發(fā)現(xiàn)了碳納米管，其力學(xué)性能極佳，有著極高的拉伸強度、極強的抗形變力和斷裂伸長率。它輕巧、堅韌又剛硬?？茖W(xué)家們表示，碳納米管便是制作電梯的最理想材料。

1999年美國航空航天局資助了布拉德利·愛德華茲博士所在的洛斯阿拉莫斯國家實驗所，要求他制訂出使用新型碳材料制造太空電梯的方案。他為此進(jìn)行了研究，并發(fā)布了用碳納米管材料制作太空電梯的可行性報告。

布拉德·愛德華茲博士指出“太空電梯”的成本為70～100億美元，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于大型的太空項目。英國一項測算也顯示，太空電梯的運送成本僅占常用航天器的0.25%。而且它一旦建成，將大大提高人類造訪太空的頻率，也將開啟人類探索太空的新紀(jì)元。2005年3月23日，美國航空航天局正式宣布太空天梯已成為世紀(jì)挑戰(zhàn)的首選項目。

碳納米管：一種由碳元素構(gòu)成的中空管狀納米級超細(xì)纖維。它重量輕，具有完美連接的六邊形結(jié)構(gòu)，還有許多超常的力學(xué)、電學(xué)和化學(xué)性能。如其在單位質(zhì)量上的拉伸強度是鋼鐵的276倍，遠(yuǎn)超其他材料。

“太空電梯”計劃書

21世紀(jì)初，愛德華茲經(jīng)過幾年的研究后，給美國航空航天局?jǐn)M訂了一份關(guān)于太空天梯的詳細(xì)計劃。他在計劃書中建議將兩根5至10英寸寬的碳納米管纜繩運到赤道上空約35000千米的地球同步軌道，系在地球同步衛(wèi)星上，然后讓兩根纜繩的另一端飄回地面，與太平洋中一個類似石油鉆探平臺的設(shè)施相連。

接著，將系在衛(wèi)星上的纜繩向地球外上升到約69.9萬千米的太空，兩根纜繩的中心點應(yīng)一直保持在地球同步軌道上。然后，讓裝有接觸踏板的“車廂”在激光能源的推動下，從地球表面沿纜繩向上攀爬，從而像拉鏈一樣將兩根纜繩黏合到一起。

隨后，另外229個這樣的“車廂”將更多的碳納米纖維結(jié)合到一起，形成一根寬約1米的纜繩。這樣，太空電梯便建成了。

使用太空電梯時，一列載重13噸的“車廂”將貨物或人員以每小時201千米的速度沿太空天梯上升。經(jīng)過7天后，“車廂”抵達(dá)地球同步軌道。開始時，可把第一批抵達(dá)太空的貨物和人員停放在儲存軌道上，隨著越來越多的太空電梯得以建成，運營成本將進(jìn)一步降低，而且貨物和人員可以實現(xiàn)上下循環(huán)，來往自如。

在幾列太空電梯開始滿負(fù)荷運行后，人類便可以利用這種廉價而便利的交通工具開發(fā)更大規(guī)模的零重力制造業(yè)、太空旅游業(yè)，更好地對地球環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，清除地球軌道上的人造太空垃圾，在小行星上采礦，以及做各種各樣的其他的工作。

愛德華茲的太空電梯計劃，不僅開創(chuàng)了太空天梯建造的新時代，而且正如他在2002年出版的《太空梯：一種革命性的地球·太空交通系統(tǒng)》一書中所說的：“太空電梯可以使人類歷史實現(xiàn)跳躍性的發(fā)展?！?/font>

太空電梯將在在15年內(nèi)出現(xiàn)

愛德華茲曾在2004年大膽預(yù)言：15年之內(nèi)，也就是2019年之前，科學(xué)家們將在距離厄瓜多爾海岸1931千米的海面上建立一個平臺，一根約1米寬、厚度比紙還薄的碳納米管纜繩的一端與該平臺相連，另一端伸向約10萬千米之遙的太空，在地球旋轉(zhuǎn)的向心力作用下，纜繩將會被拉得很緊。

貨物或人員可以沿著纜繩爬行到任意高度：在低空，人類可以進(jìn)行太空旅游；在中空，通信衛(wèi)星將進(jìn)入地球同步軌道；進(jìn)入高空后，可利用地球的旋轉(zhuǎn)將飛船送上月球、火星，甚至更遠(yuǎn)的地方。

一旦這種太空電梯建成后，通常利用耗資巨大的火箭將人員或貨物送入太空的方法將會被太空電梯取代。尤其讓愛德華茲感到滿意的是，太空電梯將大幅度降低運載成本，每磅（約0.45千克）載重將只耗費100美元。相比而言，目前使用航天飛機的運載成本是每磅1萬美元。而且，太空電梯本身的建造成本僅需60億美元。

對于太空電梯的大膽設(shè)想，一些科幻小說家和工程師早已談?wù)摿撕芏嗄?，但由美國航空航天局資助的這項設(shè)想?yún)s具有極大的可行性，這令航天界人士大為震驚。美國航空航天局的戴維·史密瑟曼說：“這是迄今為止我見到過的最大膽而又最詳細(xì)的設(shè)想?！泵绹教旖绲呐撂乩锵摹だ麪杽t說：“愛德華茲把一切都考慮周到了，從而引起了人們廣泛的興趣和期待。他使太空電梯顯得真實可行?！?/font>

雖然如今看來，愛德華茲的這一預(yù)言可能要破滅了，但他勾畫出來的太空電梯場景及其可行性，還是非常有前景的。一旦碳納米管纜繩被科研攻關(guān)拿下了，人類建造太空天梯的“曙光”就降臨了。

地球同步軌道：傾角為零的圓形地球同步軌道稱為地球靜止軌道，因為在這樣的軌道上運行的衛(wèi)星將始終位于赤道某地的上空，相對于地球表面是靜止的。這種軌道衛(wèi)星的地面高度約為 3.6萬千米，它的覆蓋范圍很廣。