“天路”宏圖——太空電梯

小 天

1979年,英國著名科幻作家克拉克在其名作《天堂的噴泉》中,提出一個驚世駭俗的設(shè)想:建一座長達10萬公里的太空電梯,延伸至太空中地球的同步衛(wèi)星上,讓人類乘坐它到太空去觀光旅游。當時有人問他需要多少年才能實現(xiàn),他說:“在大家停止嘲笑后的50年。”如今,嘲笑克拉克的人已經(jīng)不多了。美國國家航空航天局幾年前就已將克拉克的“太空電梯”構(gòu)想納入“先進概念研究項目”中,并已經(jīng)投入幾百萬美元進行研究。

太空電梯的理論可行性

從理論上講,太空電梯并不神奇。在地球赤道的太平洋洋面上建造一個平臺,用飛船放下一條長達l0萬公里的纜繩,并把它錨定在平臺上,由于同步衛(wèi)星相對靜止,太空電梯便能豎直起來。然后有一個用激光提供能量的爬升器在纜繩上上下移動,運送飛船、建筑材料甚至乘客。

尋找電梯纜繩材料

建造太空電梯最大的挑戰(zhàn)是找到制造太空電梯纜繩的材料,它必須異常堅韌又異常輕巧,還要能抵抗任何腐蝕。為了這個曾被稱為“無法得到”的材料,科學家們足足等待了10年。1991年,日本科學家飯島住男發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)在叫作碳納米管的材料。這種材料有讓人意想不到的性質(zhì),它比鋼堅硬100倍,重量卻只有鋼的五分之一,而且柔韌性極強,足以制成纖維合成物。科學家們推算,只需要一根寬一米、如紙一樣薄的碳納米纜繩,就可以支撐起一部太空電梯。

迄今尚未有科學家成功地制造出這種碳納米合成纖維。但是在2003年召開的第二屆國際太空會議上,美國肯納基大學的碳納米科技專家安德魯斯表示:“盡管目前還沒有掌握大規(guī)模生產(chǎn)太空電梯所需要的合成物質(zhì)的技術(shù),但是我們已經(jīng)取得了不小的進展。”部分與會專家甚至樂觀地估計,第一架太空電梯將在l0年后建成。

太空電梯的構(gòu)想

有了材料,如何來制造太空電梯呢?太空科學家布拉德·愛德華茲博士在過去數(shù)年里一直在潛心研究太空電梯,構(gòu)想太空電梯計劃。把一個攜帶太空電梯纜繩的飛船或航天飛機,發(fā)射到和地球同步的“靜止”衛(wèi)星所在的軌道上,使其和地球同步飛行;第二步,把這個半成品的太空電梯從飛船上放下來,落到位于赤道海面的一個平臺上,并把它錨定在平臺上,這個平臺類似一般的海上發(fā)射衛(wèi)星或飛船的平臺;第三步,用一個由激光束提供能量的爬升器,在這個太空電梯的半成品上上下移動,并把更多的碳納米合成纖維纜繩擰在太空電梯的半成品上,進一步完成太空電梯。整個制作過程大約需要兩年半的時間。

愛德華茲博士說,太空電梯海面平臺的位置很重要,要盡可能避開飛機航班和輪船航線,也不能位于暴風巨浪經(jīng)常發(fā)生的地方,因此必須精心選擇。他還樂觀地表示,最近幾年就可能把太空電梯的設(shè)計方案給定下來。

太空電梯一旦建成后,就可以把物資、成噸重的衛(wèi)星、飛船、甚至是人,源源不斷地送到離地面36000千米的近地軌道上,時間大約需要一星期,而且成本低廉。使用太空電梯升入太空的費用將只有目前的四百分之一,從而徹底解決當前航天飛行高昂的成本問題。

太空電梯面臨的災難

太空電梯面臨的最大威脅是來自衛(wèi)星以及太空垃圾對它的撞擊。但愛德華茲博士表示,由于太空電梯的海面平臺是浮動的,從而可以將撞擊的影響減到最小程度。此外,閃電和風云雨雪的沖擊,原子氧和高層大氣中硫酸對纜繩的侵蝕,這些也都必須考慮在內(nèi)。相信人類既然有能力建造太空電梯,也必然有能力來保護它的安全。

建造太空電梯這一偉大工程,盡管現(xiàn)在還未啟動,但是科學家已將目光瞄向更遙遠的太空,科學家設(shè)想:以后還將建造通向月球,甚至火星等行星的星際太空電梯。屆時,到太空遨游、進行星際旅行將不再是夢想。