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“太空一日游”? 这个梦或许不再遥不可及

2017-04-10 06:07:00来源:中国青年网

  希腊神话中曾提到一架梦想中的梯子——雅各布天梯,它将人们从地面到天空的道路打通,据说雅各布就是在梦中沿着这架梯子上天取得了“圣火”。据俄罗斯《真理报》报道, “天梯”这个设想将在最近几年有突破性进展。

  希腊神话中曾提到一架梦想中的梯子——雅各布天梯,它将人们从地面到天空的道路打通,据说雅各布就是在梦中沿着这架梯子上天取得了“圣火”。

  我国古代有一个关于“昆仑天梯”的神话:传说在高峻巍峨的昆仑山顶峰上,有一株大树叫作建木。这株树紫褐色的树干笔直地插向蓝天,在树顶上伸出无数枝条,向四周伸展,并长着万年常青的绿叶,开着千载不谢的花,结着永不枯落的金果。谁要是能沿着这棵大树攀登到顶,就能进入天庭,得道成仙。

  2015年大热的科幻小说《三体》也曾多次提及“太空电梯”。

  人类对外太空的向往,从古至今都有“执念”,一直设想着搭建“天梯”的种种可能。但经过上百年的开发与研究,这个梦想至今仍未能实现。不过,近年随着新材料科学的发展,“天梯”终于开始一步步走进现实。

  运输成本将缩减 可由每公斤2万美元降至500美元

  最早真正从实际操作的可能性出发提出“天梯”概念的人,应该还是俄罗斯火箭专家齐奥尔科夫斯基。他从巴黎的埃菲尔铁塔得到灵感,在1895年时大胆地提出,可以在环地球的一个静止轨道上建设一个“太空城堡”,把城堡和地球表面用一根缆绳连接起来,就可以成为一架“天梯”。所谓“环地球的静止轨道”,其实就是从地球发射的航天器在环绕地球运行时,刚好与地球的自转同步,于是它的运行轨道就形成一个与地面相对静止的轨道。从地面上看,该航天器就像固定在地球上空某个位置一动不动。

  在当时,齐奥尔科夫斯基的想法只能是个设想,无法付诸实践。

  但齐奥尔科夫斯基的想法吸引了无数科学家的目光,英国伦敦大学学院高度、空间和极端环境医学中心创始人凯文·方曾在接受英国广播公司(BBC)的采访时说:“我能理解人们为什么被太空电梯的概念吸引。如果我们能以廉价和安全的方式进入太空,整个太阳系都将会成为我们的囊中之物。”

  的确,据国际宇航科学院(IAA)报告统计:一旦太空电梯建立,负载进入太空的成本可由每公斤20000美元下降至500美元。这主要是因为,目前的运载火箭上,燃料需占80%的空间,14%的空间为火箭主要结构,其实只有6%可以载人与货物,而且火箭的发射以及回收成本都相当高。

  加拿大的托特技术公司也估算过,太空电梯如果能得以应用,航天飞机的太空飞行成本能节省大约三分之一,同时还能大大地提高人类造访太空的频率。

  为此,目前全球已有数个“天梯”项目正在积极进行中。

  建造材料仍高昂 一架“天梯”恐耗资70亿-100亿美元

  1991年,日本研究员意外地发现一种新型材料碳纳米管。它具有拉伸强度高、抗形变力强等极佳的力学性能,强度可达到钢铁的100倍以上,同时它的重量又很轻,同等体积的碳纳米管只有钢铁的几百分之一甚至几千分之一,直径1毫米的碳纳米绳便可以承载60吨的重量,因此它迅速被科学家们公认为是“制作天梯的最理想材料”。然而这种材料非常昂贵,每克已价值500美元。而“天梯”的规模显然将远远超出人类目前能够建造的任何一种大型建筑或工业器件,使用的材料的规模也会极大。那么,就算材料质量已不成问题,一架“天梯”的造价也将非常惊人。

  1999年,受美国国家航空航天局(NASA)资助,洛斯阿拉莫斯国家实验所的布拉德利·爱德华兹博士制订出“使用新型碳材料制造太空电梯”的方案,并发布了“用碳纳米管材料制作太空电梯”的可行性报告。他指出,一架这样的“天梯”成本应为70亿-100亿美元,这仍然会远远低于那些大型的太空项目。

  2005年3月23日,NASA宣布太空电梯已成为“世纪挑战”的首选项目,至今每年都会举行“机器人攀爬缆绳”和“测试缆绳强度”这两项赛事来检验实验成果。

  但2014年,Google X的快速评估研发团队发现,目前还没有人制造出超过一米的完美的碳纳米管链。而保守估计,搭好一架“天梯”需要上百万吨的纳米材料,长度达到3.6万米以上;不过同年9月,美国科学家约翰·巴丁又在《自然材料》上发表文章称:他们研发出超细、超坚固的纳米线,比之前发现的碳纳米管更坚固更牢靠,可以用于制造超级坚固的轻型绳索来搭建太空电梯。于是,“天梯”的项目很快又一次引起美国NASA与欧洲航天局(ESA)等研究机构的重视。

编辑: 果君
关键词: 天梯;太空电梯;太空飞行;LiftPort;太空飞船