微客
很久以前,人類就在琢磨怎么大批量地去太空。這時肯定有人會說:“造個大飛船運送唄!”可是,科學(xué)家估算了一下,要是使用傳統(tǒng)的火箭發(fā)射,1噸重的飛船就要消耗20~50噸燃料,想想咱們地球上龐大的人口數(shù)量,那得消耗多少燃料???
當(dāng)然,飛船并不是我們唯一的選擇?,F(xiàn)在有一種方案聽起來很瘋狂,但沒準(zhǔn)實際效果比它們好多了——嘗試順著繩子爬上太空!
嚴(yán)肅點兒!怎么能魯莽地去爬繩子呢?但實際上科幻作家最喜歡這種方法。1979年,著名科幻大師克拉克在其小說《天堂噴泉》中提出“太空電梯”的概念,引起了人們的廣泛關(guān)注。
而現(xiàn)在,美國太空電梯集團宣稱他們計劃在月球上修建太空電梯。未來,我們真的可以坐“太空電梯”去月球嗎?一起來看看科學(xué)家是怎么說的。
地球和太空間的通天大道
早在1895年,俄羅斯科學(xué)家、航天學(xué)之父齊奧爾科夫斯基就提出了“太空電梯”的概念。
將一根粗大的纜繩一端固定在位于地球赤道的平臺上,另一端緊緊抓住距地面約3.6萬千米、與地球同步運行的航天器上,就可使一個形似電梯的吊箱載著貨物沿纜繩滑向太空……這就是研究人員正在嘗試設(shè)計的“太空電梯”。它看起來似乎是科學(xué)幻想,然而在科技高速發(fā)展的今天,該夢想很有可能變成現(xiàn)實。
假如太空電梯建成,便可像高速公路一樣24小時運轉(zhuǎn),將航天器、宇航員、旅游者和有關(guān)貨物一并送往太空,大大降低運載火箭的運輸成本。
連接天與地的纜繩
想知道太空電梯運用了什么原理嗎?其實它的原理很簡單。從與地球同步軌道的空間站或衛(wèi)星上向地球垂下一根粗壯的纜繩,纜繩受到地球引力和向心加速度的相互作用,就會被繃緊。這時,太空電梯便可以利用太陽能或激光能沿纜繩上下運動,運載人或者貨物了。
那么,纜繩垂向地球的地點可以任意選擇嗎?答案當(dāng)然是否定的。
首先,這根纜繩一定要避開飛機的航線和衛(wèi)星的飛行軌道,這樣就要求我們在大洋中必須挑選一個對接平臺,這個平臺一定要位于一個暴風(fēng)雨、閃電和巨浪較少的海域。其次,太空電梯還需要做成加壓的密封艙,能夠裝載人和物。
可是這么長的纜繩,要用什么材質(zhì)做呢?
因為纜繩是建造電梯的關(guān)鍵,必須非常輕并且極其牢固,能夠經(jīng)受住大氣層內(nèi)外向它襲來的任何物體??茖W(xué)家通過計算,發(fā)現(xiàn)制作纜繩的材料強度必須達(dá)到鋼鐵強度的約180倍才行。隨著納米技術(shù)的發(fā)展,他們研發(fā)出了質(zhì)量輕、強度高的碳納米管纖維材料,這種材料的強度達(dá)到了所需強度的四分之一,這讓他們看到了希望的曙光。
然而,現(xiàn)在的碳納米管纖維材料還只能做出毫米級的實物,到目前為止,科學(xué)家仍然無法用碳納米管纖維材料編織出長長的纜繩。
吸引科學(xué)家的月球引力
由于目前在地球上建造太空電梯有一定的困難,科學(xué)家便提出了去月球建造太空電梯的實際方案——從位于月球上空約5萬千米處建造垂向月球表面的太空電梯。
因為月球的引力只有地球的六分之一,并且月球上基本沒有空氣,所以可以大大降低對纜繩強度的要求。更重要的是,月球周圍也不存在廢棄的火箭推進器、衛(wèi)星以及其他太空垃圾所帶來的危險,因此月球更容易實現(xiàn)打造太空電梯的夢想。
不過,月球太空電梯較小,每次只能運輸200~250千克貨物。如果用它來采集和運輸月球礦石標(biāo)本,那還是綽綽有余的。
也許未來某一天,月球太空電梯還能與地球太空電梯連成一體呢,人們只需要經(jīng)過幾次換乘,便可以乘坐太空電梯抵達(dá)月球了!