(資料圖)

這個(gè)春節(jié)假期，科幻電影《流浪地球2》熱映。電影中連通天地的太空電梯長達(dá)9萬公里，堪稱視覺奇觀，可以稱之為“人類歷史上最高的建筑物”。不少觀眾好奇：太空電梯能修建成功嗎？普通人可以登上這樣的天梯極目宇宙嗎？

事實(shí)上，太空電梯的科學(xué)構(gòu)想由來已久，早在1895年，受埃菲爾鐵塔啟發(fā)的航天科學(xué)家齊奧爾科夫斯基就首次提出了太空電梯的概念。之后的100多年里，太空電梯的設(shè)想又不斷被科學(xué)家和科幻小說家們豐富和完善。

大體來說，太空電梯包含基座、纜繩、電梯廂、空間站四大部分。要想讓電梯穩(wěn)定運(yùn)行，空間站與基座這兩個(gè)端點(diǎn)需保持相對靜止，這不僅要將基座建在地球赤道上，同時(shí)整個(gè)太空電梯的質(zhì)心要達(dá)到距地面約3.6萬公里的地球同步軌道高度，太空電梯總長可能達(dá)到9萬至10萬公里。電梯廂從基座始發(fā)，搭載乘客和物資，沿著數(shù)萬公里長的纜繩飛向空間站。就像地球長了一根長辮子，地球自轉(zhuǎn)時(shí)，纜繩一頭連著地球基地，一頭拴著空間站同步運(yùn)行。

現(xiàn)在，人類進(jìn)入太空，運(yùn)輸工具是次拋型的火箭，用一次就報(bào)廢，費(fèi)用極為昂貴。將1公斤物資運(yùn)到軌道高度400公里左右的國際空間站，耗費(fèi)高達(dá)2.2萬美元。可以說，天地運(yùn)輸費(fèi)用是人類奔向星辰大海的一大瓶頸。太空電梯是可以往復(fù)使用的天地高速通道，一旦建成，就可以晝夜不停地運(yùn)轉(zhuǎn)，運(yùn)輸費(fèi)用也將呈斷崖式降低。有科學(xué)家估測，運(yùn)送同等質(zhì)量物資，采用太空電梯的運(yùn)費(fèi)將不足火箭運(yùn)費(fèi)的百分之一。

太空電梯作為永久性的物流基礎(chǔ)設(shè)施，能成為人類奔赴深空的真正太空港，將非常具有商業(yè)競爭力。從本質(zhì)上來說，這將改變太空經(jīng)濟(jì)的游戲規(guī)則。未來，如果空間技術(shù)實(shí)現(xiàn)跨越式進(jìn)步，足以制造出太空電梯，太空經(jīng)濟(jì)將隨之實(shí)現(xiàn)爆炸式增長。屆時(shí)，太空旅行將惠及普羅大眾，讓人們能“巡天遙看一千河”。人類還可以在月球、火星等其他星球上建造太空電梯，實(shí)現(xiàn)不同太空港之間頻繁的人員和物資交流。

不過，太空電梯修建的最大難題是目前還造不出那幾條長長的纜繩。有人曾測算，如果采用鋼鐵材質(zhì)的繩索，不到9公里就會(huì)拉斷。有科學(xué)家寄希望于碳納米管，這種超強(qiáng)纖維的單位質(zhì)量拉伸強(qiáng)度是鋼鐵的276倍，理論上可以擔(dān)當(dāng)重任。目前世界上最長的單根碳納米管超過半米，由清華大學(xué)魏飛教授團(tuán)隊(duì)制備，于2013年發(fā)表論文。但實(shí)驗(yàn)室制備出的半米量級碳納米管距離數(shù)萬公里長的太空電梯纜繩，顯然還有相當(dāng)長的科研攻關(guān)之路要走。

除了纜繩材料讓人犯愁，太空電梯的建造還有很多其他難點(diǎn)：電梯廂選擇何種驅(qū)動(dòng)模式？纜繩如何承受低空中的氣流擾動(dòng)和太空中的高能宇宙射線轟擊，并有效抗擺動(dòng)？遭遇太空垃圾碎片和隕石沖擊時(shí)怎么閃避？

重重難關(guān)之下，尤其是纜繩材料還遠(yuǎn)不能實(shí)現(xiàn)工業(yè)化制備，讓一些科學(xué)家把太空電梯的預(yù)言實(shí)現(xiàn)日期一竿子支到20多年后的本世紀(jì)中葉。不過，由于月球引力僅為地球的六分之一，在月球建設(shè)太空電梯的難度將遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于地球，或許未來的太空電梯會(huì)先在月球基地上完工。

齊奧爾科夫斯基曾有一句名言：“地球是人類的搖籃，但人類不可能永遠(yuǎn)被束縛在搖籃里。”期待太空電梯這個(gè)百年夢想早日成真，讓走出搖籃的人類從這里啟程，順利奔向星辰大海。

標(biāo)簽：