出品：科普中國

　　作者：蘭(lan) 順正

　　策劃：宋雅娟

　　監製：光明網科普事業(ye) 部

　　近一段時間以來，有關(guan) 中國建設“地月空間經濟區”的內(nei) 容被媒體(ti) 廣泛報道，而與(yu) 之相應，“太空電梯”概念也隨之受到關(guan) 注。近日，俄羅斯托木斯克理工大學新技術工程學院院長阿列克謝·雅科夫列夫在接受俄羅斯衛星通訊社記者采訪時表示，中國關(guan) 於(yu) 建設地月空間經濟區的計劃完全可行，或於(yu) 未來10-15年出現的太空電梯技術將助力實現該計劃。明顯的是，該則消息將使太空電梯技術成為(wei) 關(guan) 注焦點。

　　簡單的原理，巨大的作用

　　太空電梯的原理並不複雜，與(yu) 生活的中的普通電梯十分相似。隻需在地球同步軌道上建造一個(ge) 空間站，並用某種足夠長也足夠結實的“繩索”將其與(yu) 地麵相連，在引力和向心加速度的相互作用下，繩索會(hui) 繃緊，宇航員、乘客以及貨物可以通過電梯轎廂一樣的升降艙沿繩索直入太空，這樣不需要依靠火箭、飛船這類複雜航天工具，可謂是名副其實的“通天塔”。

　　太空電梯在科幻小說中已多次出現

　　太空電梯的想法最早由俄羅斯科學家康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基於(yu) 1895年提出，他提議在地球靜止軌道上建設一個(ge) 太空城堡，用一根纜繩將地麵與(yu) 城堡相連，以此實現太空運輸。1979年英國作家阿瑟·克拉克將這個(ge) 概念寫(xie) 入了科幻小說《天堂的噴泉》，引起了公眾(zhong) 的廣泛關(guan) 注。在科幻作家劉慈欣的作品《三體(ti) 》中，也有關(guan) 於(yu) 太空電梯的描述。

　　本來太空電梯隻是科幻概念，但是科技發展讓這個(ge) 構想不再遙不可及。這其中的一個(ge) 重要突破就碳納米管技術。碳納米管是由碳原子組成的圓柱形分子，這些碳原子連接成六邊形，直徑僅(jin) 為(wei) 1 納米，其抗拉強度是已知任何材料中最高的，理論上高達 300千兆帕斯卡。2018年底有報道稱，清華大學的研究團隊研發了一種高強度的纖維，僅(jin) 1 立方厘米的用碳納米管製成的纖維就能承受 160 頭大象（超過 800 噸）的重量且不會(hui) 斷裂，而這根纜繩僅(jin) 重 1.6 克。

　　不難看出，如果太空電梯建造成功，其意義(yi) 非同凡響。相比火箭，太空電梯的最大特點就是能大大降低人和貨物進入太空的成本。目前的國際商業(ye) 衛星發射中，每千克荷載的運輸成本約2.5萬(wan) －4萬(wan) 美元之間。據估計太空電梯建成後，每千克荷載的運輸成本約為(wei) 200美元。而且太空電梯更加安全，乘客不需要像宇航員那樣經過長期複雜的訓練就能進入太空。這首先得利的就是太空觀光旅遊業(ye) ，今後普通人也能輕易實現飛天的夢想。同時太空電梯能夠將飛船、衛星及相應的零件直接“提升”入軌或在太空組裝，這樣就無需大運力的運載工具和消耗大量燃料，太空電梯巨大的運力將來甚至於(yu) 可以幫助在軌道上建造各種巨型太空設施，如太空電站、太空工廠、太空城市等。

　　凡人的“天路 ”，大國的“快車”

　　鑒於(yu) 太空電梯所帶來的巨大收益，目前各國科學家早已開始了探索。而日本是最積極的國家之一，10年前就組織了“日本太空電梯協會(hui) ”。2018年9月有消息稱，日本靜岡(gang) 大學工學部的科研團隊與(yu) 日本建設公司大林組合作開發了迷你版太空電梯，並將其送往國際空間站進行測試。該實驗用一段10米長的鋼製纜繩，連接2顆邊長為(wei) 10厘米的小型立方體(ti) 衛星。在纜繩上，研究人員利用電機驅動一個(ge) 模擬電梯升降艙的盒子，使其在纜繩上來回移動，以此測試太空電梯模型的可行性。當時有消息指出，參與(yu) 太空電梯實驗的大林組還在單獨推進研發工作。據大林組公司網站介紹，他們(men) 構想用碳納米管製作纜繩，6組升降電梯依靠電動機在其上運行，升降艙將建成直徑為(wei) 7.2米的雞蛋狀，可承載30人。電梯從(cong) 地麵出發，預計8天到達空間站。該公司評估這一套太空電梯係統大約需要20年的建造時間，耗價(jia) 約10萬(wan) 億(yi) 日元。2019年9月在日本福島縣南相馬市，來自日本國內(nei) 外的大學和企業(ye) 等12個(ge) 團體(ti) 再次開展了太空電梯的大規模實證試驗。

　　日本太空電梯概念圖

　　此次雅科夫列夫稱：“現在正在討論太空電梯的理念，這一理念早就已經出現。據我掌握的信息，中國正計劃實施該項目。目前正在研發材料，這種材料將成為(wei) 運送技術的基礎，通過這種技術可先將物資和人員送往地球靜止軌道，然後再發往月球。這或將在未來10-15年內(nei) 實現。”不難想象，在今後中國的“地月空間經濟區”建設將會(hui) 搭上太空電梯的“快車”。

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