http://kadhoai.com.cn 2026-05-02 17:25:31 《中華工控網》原創
建造在太平洋中某個地點的高達25公裏的電梯塔(電腦設計圖)
自zi從cong前qian蘇su聯lian宇yu航hang員yuan加jia加jia林lin第di一yi次ci遨ao遊you太tai空kong開kai啟qi了le太tai空kong時shi代dai以yi來lai,那na些xie向xiang往wang更geng廣guang闊kuo的de宇yu宙zhou空kong間jian的de科ke學xue家jia們men就jiu無wu時shi無wu刻ke不bu在zai夢meng想xiang著zhe創chuang造zao更geng加jia便bian捷jie的de方fang式shi,讓rang人ren類lei能neng夠gou方fang便bian地di往wang來lai於yu地di球qiu和he太tai空kong之zhi間jian。目mu前qian,傳chuan統tong的de依yi靠kao火huo箭jian發fa射she和he航hang天tian飛fei機ji往wang返fan太tai空kong的de方fang式shi由you於yu其qi巨ju大da的de成cheng本ben使shi人ren類lei不bu能neng夠gou大da規gui模mo地di對dui空kong間jian進jin行xing開kai發fa,而er且qie也ye隻zhi能neng使shi極ji少shao數shu的de人ren能neng夠gou到dao太tai空kong走zou上shang一yi遭zao,但dan是shi這zhe種zhong狀zhuang況kuang將jiang在zai本ben世shi紀ji內nei得de到dao改gai觀guan。
9月16日在美國新墨西哥州首府聖達菲召開的研討會上,70多位科學家和工程師們就登上太空的更為方便和經濟的方法——taikongdiantidejianzaojinxinglegengweishenrudetaolun。zaiweiqiliangtiandetaolunzhong,kexuejiamenzhiliyujiangyigemengxiangzaiyigeshijihuozheshiduonianneibianchengxianshi,jijianzaotaikongdianti,tanenggouyonglaifasherenzaoweixingheyuzhoufeichuan,shenzhinengyanzheshuwangonglichangdechuizhiguidaojiangrenleifangbiandisongshangtaikong。
這聽起來更像科幻小說而非科學計劃,事實上當美國物理學家皮爾森1970年提出太空電梯的概念時,人們對他的建議就是“改行寫科幻小說去吧”。太空電梯的夢想最早見諸於書麵是科幻小說家阿瑟·C·克拉克1979年創作的《天堂之泉》,當dang然ran,最zui初chu公gong眾zhong的de反fan應ying也ye隻zhi是shi一yi笑xiao置zhi之zhi,當dang年nian克ke拉la克ke接jie受shou采cai訪fang時shi頗po為wei不bu滿man地di表biao示shi,隻zhi有you當dang大da家jia不bu再zai嘲chao笑xiao時shi,建jian造zao太tai空kong電dian梯ti才cai有you現xian實shi可ke能neng,他ta據ju此ci預yu測ce,大da概gai要yao50年nian後hou大da家jia才cai會hui認ren真zhen對dui待dai這zhe一yi概gai念nian。三san十shi幾ji年nian來lai,建jian造zao太tai空kong電dian梯ti的de想xiang法fa一yi直zhi徘pai徊huai在zai科ke學xue推tui論lun和he科ke幻huan小xiao說shuo之zhi間jian,不bu過guo四si年nian前qian的de一yi次ci科ke學xue家jia聚ju會hui讓rang人ren類lei第di一yi次ci認ren真zhen地di思si考kao如ru何he將jiang這zhe個ge幻huan想xiang變bian成cheng現xian實shi。1999年(nian),一(yi)群(qun)來(lai)自(zi)頂(ding)尖(jian)的(de)工(gong)程(cheng)學(xue)院(yuan)和(he)從(cong)事(shi)空(kong)間(jian)研(yan)究(jiu)的(de)公(gong)司(si)的(de)科(ke)學(xue)家(jia)以(yi)及(ji)美(mei)國(guo)宇(yu)航(hang)局(ju)的(de)專(zhuan)家(jia)在(zai)美(mei)國(guo)馬(ma)歇(xie)爾(er)飛(fei)行(xing)中(zhong)心(xin)召(zhao)開(kai)研(yan)討(tao)會(hui),討(tao)論(lun)建(jian)造(zao)太(tai)空(kong)電(dian)梯(ti)將(jiang)會(hui)遇(yu)到(dao)的(de)種(zhong)種(zhong)難(nan)題(ti),而(er)他(ta)們(men)得(de)出(chu)的(de)結(jie)論(lun)是(shi):建造太空電梯在理論上是可行的,人類將會在21世紀的後半葉實現通過電梯向太空中輸送人員和物資的目標,屆時的太空電梯將會象人類現存的公路、鐵路、dianlanheguandaoyiyang,weirenleidakaitongxiangtaikongdefangbianzhimen。zhecihuiyizhihou,congshikongjianyanjiudekexuejiazuchenglesongsandekeyanlianmeng,yutaikongdiantiyouguandeyanjiuxiangmuyexunsuzhankaile。
近(jin)來(lai),工(gong)程(cheng)師(shi)們(men)指(zhi)出(chu),在(zai)材(cai)料(liao)科(ke)學(xue)方(fang)麵(mian)的(de)進(jin)步(bu)尤(you)其(qi)是(shi)碳(tan)納(na)米(mi)管(guan)的(de)發(fa)展(zhan)意(yi)味(wei)著(zhe)太(tai)空(kong)電(dian)梯(ti)這(zhe)樣(yang)的(de)設(she)備(bei)開(kai)始(shi)獲(huo)得(de)廣(guang)泛(fan)的(de)關(guan)注(zhu),同(tong)時(shi)就(jiu)意(yi)味(wei)著(zhe)克(ke)拉(la)克(ke)的(de)小(xiao)說(shuo)不(bu)再(zai)是(shi)純(chun)粹(cui)的(de)科(ke)幻(huan)小(xiao)說(shuo)。另(ling)外(wai),美(mei)國(guo)國(guo)家(jia)航(hang)空(kong)和(he)航(hang)天(tian)局(ju)也(ye)不(bu)再(zai)對(dui)這(zhe)一(yi)科(ke)學(xue)幻(huan)想(xiang)進(jin)行(xing)嘲(chao)笑(xiao),他(ta)們(men)目(mu)前(qian)正(zheng)把(ba)數(shu)百(bai)萬(wan)美(mei)元(yuan)投(tou)入(ru)到(dao)這(zhe)一(yi)開(kai)發(fa)工(gong)程(cheng)上(shang)。
一步登天有理有據
科學家已經從理論上排除建造太空電梯的難題,隻要有合理的結構和合適的材料,人類暢遊太空將更加容易。
taikongdiantidehexinbufenshiyitiaojulidiqiudebiaomianjiangjinshiwangonglichangdelansheng。kaojindiqiudeyiduanjiangbeigudingzaikenengweiyutaipingyangzhongbumougedifangdejizuoshang,erlingyiduanjianglianjiedaoyigezaitaikongzhongweiraodiqiujinxingtongbuguidaoyunxing(與地球的位置保持恒定不變)的(de)小(xiao)行(xing)星(xing)上(shang),而(er)小(xiao)行(xing)星(xing)以(yi)及(ji)纜(lan)繩(sheng)本(ben)身(shen)所(suo)具(ju)備(bei)的(de)動(dong)力(li)將(jiang)能(neng)夠(gou)使(shi)纜(lan)繩(sheng)繃(beng)緊(jin),以(yi)便(bian)電(dian)梯(ti)艙(cang)或(huo)者(zhe)運(yun)輸(shu)車(che)等(deng)運(yun)載(zai)工(gong)具(ju)能(neng)夠(gou)上(shang)下(xia)穿(chuan)梭(suo)。在(zai)纜(lan)繩(sheng)距(ju)離(li)地(di)球(qiu)約(yue)3.6萬公裏的位置,物體就能夠脫離地球的引力,進入到完全失重的環境。其後,物體可以被“彈射”進入太空軌道。
要(yao)想(xiang)建(jian)造(zao)這(zhe)種(zhong)太(tai)空(kong)電(dian)梯(ti),就(jiu)必(bi)須(xu)把(ba)一(yi)個(ge)與(yu)地(di)球(qiu)同(tong)步(bu)旋(xuan)轉(zhuan)的(de)人(ren)造(zao)衛(wei)星(xing)放(fang)置(zhi)在(zai)承(cheng)載(zai)盤(pan)成(cheng)圈(quan)狀(zhuang)的(de)纜(lan)繩(sheng)的(de)軌(gui)道(dao)上(shang),然(ran)後(hou)把(ba)纜(lan)繩(sheng)重(zhong)的(de)那(na)一(yi)端(duan)扔(reng)向(xiang)地(di)球(qiu),同(tong)時(shi)另(ling)一(yi)端(duan)在(zai)太(tai)空(kong)中(zhong)展(zhan)開(kai)。而(er)電(dian)梯(ti)艙(cang)就(jiu)能(neng)夠(gou)從(cong)地(di)麵(mian)上(shang)爬(pa)上(shang)纜(lan)繩(sheng),把(ba)人(ren)造(zao)衛(wei)星(xing)、kongjiantanceqishenzhitaikongguanguangzhecongyiduansongdaolingyiduan。gangkaishiyonglaifasonglanshengderenzaoweixingyinggainenggoutigongzugoudezhangli,yibiandiyipiyunzaigongjukeyishunlidaodataikong。zhexieshengjiangjinenggoujianglvdaiguidaogudingzailanshengdeliangduan,bingqieyikaocongdimianfashedejiguangzhuanhuanchengdediannengzuoweidonglijiayituidong。
關於建造太空電梯在技術上的可行性,美國宇航局負責從事先進太空飛行技術理論研究的科學家史密斯曼說,最大的難題在於:物體要在距離地球3.5萬公裏的位置才能完全擺脫地球的引力作用,因此電梯塔的最低高度也要在3.6萬公裏,這麼大的高度導致電梯塔自身的重量成為巨大的負擔,要想使它穩穩地“站”在地球上,基座的大小就要占據一半的地球表麵,這顯然是不現實的。另外,建造材料的選擇也是個難題:直立鋼結構的高度達到將近5公裏時就會被自身的重量壓垮,鋁最多可以達到15公裏,而目前人類所掌握的最輕的材料環氧碳合物和環氧硼合物所能達到的高度也不過是120公裏左右,即便是人類成功研製出目前所能研製的最先進材料,達到的高度也距離要求甚遠。
從事高強度材料應用研究的科學家都明白一個原則:物質的抗拉伸能力遠大於抗壓能力,人類目前研製出的最能抗拉伸的材料是環氧石墨多晶體,(在懸掛狀態下)它能夠承受自身重量的長度是184公裏,因此,如果太空電梯的結構設計合理,電梯塔自身所受壓力可被轉化為拉力。
美mei國guo宇yu航hang局ju的de蘭lan蒂di斯si曾zeng建jian議yi把ba電dian梯ti塔ta的de結jie構gou設she計ji成cheng重zhong量liang輕qing內nei部bu空kong的de密mi封feng結jie構gou,使shi它ta本ben身shen如ru同tong具ju有you浮fu力li的de氣qi球qiu,這zhe樣yang電dian梯ti塔ta就jiu可ke以yi由you抗kang壓ya結jie構gou轉zhuan化hua為wei抗kang拉la結jie構gou,這zhe種zhong設she計ji可ke以yi使shi它ta的de高gao度du達da到dao3000公gong裏li。不bu過guo這zhe個ge高gao度du距ju離li要yao求qiu依yi然ran很hen遠yuan,而er且qie在zai建jian造zao過guo程cheng中zhong,如ru何he處chu理li結jie構gou與yu結jie構gou之zhi間jian的de連lian接jie是shi個ge大da問wen題ti,因yin此ci,史shi密mi斯si曼man推tui論lun說shuo,將jiang來lai理li想xiang的de結jie構gou應ying該gai是shi高gao塔ta與yu密mi封feng抗kang拉la結jie構gou的de結jie合he體ti。
zheyangdejiegouyukehuanaihaozhesuohuanxiangdetaikongdiantiyouhendadebutong,tamenxinmuzhongdetaikongdiantijiushirutongqianwenzhongsuomiaoshudeyikaoxiaoxingxingtigongpinghengdelansheng,danshikexuejiamenjisuandejieguobiaoming,zheyangdejiegoutongyangyudaocailiaoxuanzedenanti。lanshengdecailiaoyaoqiutongyangshijijieshiyouzugouqing,ciwaihaiyaojuyouyidingderourenduyibikaitaikonglajihuozhetaikongpiaofuwudezhuangji,zhejiushitannamiguanfahuizuoyongdeshihoule。tannamiguanshiyixiejiqiweixiaoerqiexianxidezhenkongguan,tamenxiangzuanshiyiyangjianyingdanrourenduzuyishiqibeizhichengxianwei。zaililunshang,dayueyimikuandexiangzhiyiyangbodenamiguanjiukeyizhichitaikongdiantidezhongliang。ranermeiyouyigekexuejianengchenggongdizhizaochuzhezhongxianwei。buguo,laizikentajidaxuedenamiguanzhuanjialuodeni·andeluzhichu,ruguoyouguanruhelianjienamiguanhezaitamenzhijianzhuanyihuoxiezaiyixingchengfuhecailiaodejichukexuemeiyouqudetupodehua,namekexuejiajiuxuyaoxunzhaoxindeheshidecailiao。lingwai,cailiaozishenkanglashennenglishideguidaosuolianjiezaidiqiuyiduandecuxibudayushouzhitou,erzaituolidiqiuyinlidebufen,qizhijingdaxiaobuzaishishenmewenti,keyishijimi,yekeyishijigongli。
史shi密mi斯si曼man在zai總zong結jie這zhe些xie結jie論lun時shi說shuo,隻zhi要yao有you合he適shi的de材cai料liao和he合he理li的de結jie構gou,建jian造zao太tai空kong電dian梯ti並bing非fei遙yao不bu可ke及ji。美mei國guo宇yu航hang局ju從cong事shi這zhe方fang麵mian研yan究jiu的de科ke學xue家jia目mu前qian比bi較jiao傾qing向xiang於yu科ke幻huan愛ai好hao者zhe提ti出chu的de方fang案an,他ta們men希xi望wang軌gui道dao索suo連lian接jie在zai地di球qiu上shang一yi個ge25公gong裏li高gao的de高gao塔ta上shang,目mu前qian人ren類lei還hai從cong來lai沒mei有you建jian造zao過guo這zhe麼me高gao的de建jian築zhu物wu,不bu過guo這zhe些xie科ke學xue家jia相xiang信xin依yi靠kao現xian有you的de材cai料liao和he工gong程cheng機ji械xie能neng夠gou完wan成cheng這zhe樣yang的de建jian造zao工gong程cheng。
在空間旅行即將到站的時候,旅客一定要把自己的身體固定好,否則,空間失重環境很可能把人推向無邊無際的太空中一去不返。(電腦設計圖)
占領太空有利武器
太空電梯將使人類能夠更加方便地開拓太空,而擁有太空電梯的國家則能比競爭對手搶占更大的“空天”優勢。
目前在太空電梯研究方麵比較積極的是美國西雅圖太空電梯係統公司,他們獲得了美國宇航局57萬wan美mei元yuan的de科ke研yan資zi助zhu。該gai公gong司si負fu責ze人ren日ri前qian透tou露lu說shuo,太tai空kong電dian梯ti項xiang目mu進jin展zhan順shun利li,他ta們men正zheng在zai進jin行xing相xiang關guan的de技ji術shu研yan發fa,目mu前qian電dian梯ti模mo型xing已yi經jing完wan成cheng,初chu步bu考kao慮lv太tai空kong電dian梯ti將jiang用yong時shi下xia最zui流liu行xing的de納na米mi材cai料liao製zhi成cheng。公gong司si已yi經jing成cheng立li了le由you科ke技ji界jie名ming流liu組zu成cheng的de技ji術shu顧gu問wen團tuan,投tou入ru約yue1300萬美元進行相關問題的研究,研究重點是石墨納米管對太空環境的適應度,尤其是對太空垃圾的承受力,而美國總統布什(專題,圖庫)也在去年批準了一項總額1100萬美元的政府撥款以促進這方麵的研究。
由(you)於(yu)該(gai)公(gong)司(si)的(de)積(ji)極(ji)投(tou)入(ru),他(ta)們(men)有(you)望(wang)在(zai)明(ming)年(nian)底(di)拿(na)出(chu)太(tai)空(kong)電(dian)梯(ti)的(de)最(zui)終(zhong)設(she)計(ji)。公(gong)司(si)主(zhu)管(guan)愛(ai)德(de)華(hua)博(bo)士(shi)對(dui)公(gong)司(si)目(mu)前(qian)工(gong)作(zuo)的(de)進(jin)展(zhan)表(biao)示(shi)滿(man)意(yi),近(jin)幾(ji)個(ge)月(yue)來(lai),該(gai)公(gong)司(si)與(yu)美(mei)國(guo)航(hang)空(kong)航(hang)天(tian)局(ju)等(deng)多(duo)個(ge)機(ji)構(gou)進(jin)行(xing)了(le)聯(lian)係(xi),並(bing)得(de)到(dao)了(le)支(zhi)持(chi),同(tong)時(shi)該(gai)公(gong)司(si)還(hai)收(shou)到(dao)了(le)其(qi)他(ta)州(zhou)的(de)請(qing)求(qiu),他(ta)們(men)願(yuan)意(yi)提(ti)供(gong)誘(you)人(ren)條(tiao)件(jian),要(yao)求(qiu)把(ba)太(tai)空(kong)電(dian)梯(ti)建(jian)在(zai)他(ta)們(men)那(na)裏(li)。歐(ou)洲(zhou)一(yi)些(xie)國(guo)家(jia),還(hai)有(you)加(jia)拿(na)大(da)也(ye)提(ti)出(chu)了(le)類(lei)似(si)要(yao)求(qiu)。目(mu)前(qian)該(gai)公(gong)司(si)似(si)乎(hu)是(shi)在(zai)等(deng)待(dai)最(zui)優(you)惠(hui)的(de)條(tiao)件(jian)以(yi)決(jue)定(ding)到(dao)底(di)把(ba)太(tai)空(kong)電(dian)梯(ti)建(jian)造(zao)在(zai)什(shen)麼(me)地(di)方(fang),同(tong)時(shi)該(gai)公(gong)司(si)甚(shen)至(zhi)計(ji)劃(hua),如(ru)果(guo)美(mei)國(guo)聯(lian)邦(bang)政(zheng)府(fu)不(bu)打(da)算(suan)提(ti)供(gong)任(ren)何(he)經(jing)濟(ji)支(zhi)持(chi),他(ta)們(men)也(ye)許(xu)會(hui)考(kao)慮(lv)把(ba)地(di)點(dian)選(xuan)擇(ze)在(zai)國(guo)外(wai)的(de)某(mou)個(ge)地(di)點(dian)。不(bu)過(guo),從(cong)科(ke)學(xue)的(de)角(jiao)度(du)來(lai)看(kan),太(tai)空(kong)電(dian)梯(ti)的(de)基(ji)座(zuo)還(hai)是(shi)在(zai)太(tai)平(ping)洋(yang)中(zhong)的(de)某(mou)個(ge)地(di)點(dian)最(zui)好(hao),要(yao)選(xuan)在(zai)距(ju)離(li)航(hang)空(kong)器(qi)路(lu)線(xian)和(he)運(yun)輸(shu)通(tong)道(dao)幾(ji)百(bai)裏(li)遠(yuan)的(de)地(di)方(fang),而(er)且(qie)要(yao)位(wei)於(yu)一(yi)個(ge)暴(bao)風(feng)雨(yu)、閃電和巨浪較少的海域,這對於這樣一個龐然大物的安全運行至關重要。
愛德華說,他完全相信建造太空電梯技術上不成問題;xianzaizuitoutengdeqishishiyanfazijinjinque。suiranyiyouduojiagongsijisirentouzizhexiangxiangmutouqian,zongeyoujibaiwanmeiyuanzhiduo,dantamenjiechudaodeduoshurenrenweitaikongdiantihuibaozhouqitaichang,buzhidetouzi。daomuqianweizhi,gongsiyichoujidaoyue4000萬美元資金,其中大部分將用於太空電梯的設計、製造及測試。這相對於項目所需的100億美元,簡直是九牛一毛。
taikongdiantidejianzaojiangshihuojianzuoweirenleiwangfantaikongyudiqiuzhijiandeyunzaigongjubiandebuzaishiyong,danhuojianrengyouqishiyongjiazhi,taikongdiantizhinenggouyonglaigongrenleizuoduantudekongjianlvxing,duiyutansuohuoxinghegengyuandewaitaikonglaishuo,huojiantuijinshebeirengranshibuketidaide。youyutaikongdiantikeyidaguimodeyunsongrenyuanhewuzi,keyichanshengguimoxiaoying,shideba1磅重量的物體送入太空中的成本由原先的10000到40000美遠降低到100美元,這樣將物體送入太空的成本隻是目前各種運載工具開銷的“零頭”,因此,一旦太空電梯問世,屆時太空旅行也許將真正進入大眾時代,而擁有太空電梯的國家則能比競爭對手搶占更大的“空天”優勢。愛德華大膽地預言說,“未來,有可能造出10部這樣的電梯,也有可能造出延伸到月亮和火星的巨型電梯”總之,“造出第一部太空電梯的國家可能在未來100年擁有整個太空。”