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天梯|“太空天梯”，廉价登太空即将实现？



英国著名科幻作家Arthur C. Clarke在小说《天堂之泉》中 ， 首先向主流科学社会和公众介绍了“太空天梯”的设想 。
“太空天梯”的主体结构为：一根一端连接地球 ， 另一端连接在地球同步轨道之上运行平衡物的缆绳 。
它把人和货物送入太空 ， 消耗的能量比用火箭运送少得多
比起依靠燃烧昂贵的燃料把货物推离地面 ， “太空天梯”能够以更加廉价的方式把货物送入太空 。
天梯|“太空天梯”，廉价登太空即将实现？
本文插图

“太空天梯”这种想法非常令人着迷 ， 吸引了很多科学家和对科学有兴趣的人 。 但为什么在实际中“太空天梯”迟迟没有出现呢？其实 ， 这并非人们不往这个方向努力 。
建造太空天梯难度在哪？ 缺乏高强度绳子
“太空天梯”这种想法非常令人着迷 ， 为什么在实际中“太空天梯”迟迟没有出现呢？困难在于没有强度足够的材料 。
天梯|“太空天梯”，廉价登太空即将实现？
本文插图

英国著名科幻作家Arthur C. Clarke在小说《天堂之泉》中 ， 首先向主流科学社会和公众介绍了“太空天梯”的设想 。
“太空天梯”的主体结构为：一根一端连接地球 ， 另一端连接在地球同步轨道之上运行平衡物的缆绳 。 它把人和货物送入太空消耗的能量比用火箭运送少得多 。 比起依靠燃烧昂贵的燃料把货物推离地面 ， “太空天梯”能够以更加廉价的方式把货物送入太空 。
“太空天梯”这种想法非常令人着迷 ， 吸引了很多科学家和对科学有兴趣的人 。 但为什么在实际中“太空天梯”迟迟没有出现呢？其实 ， 这并非人们不往这个方向努力 。 建造"太空天梯"的困难在于没有强度足够的材料 。

目前 ， 人们可以生产出比钢铁坚韧数百倍 ， 而重量却只有钢铁几分之一的纳米材料 。
但问题是 ， 一旦纳米材料到达微米的尺度 ， 其强度和韧性就开始下降 。 因此 ， 在开始建造“太空天梯”之前 ， 如何让材料在纳米尺度上的性质在宏观尺度上继续保持 ， 是首先要解决的问题 。
虽然还有很多问题困扰着科学家 ， 但是Arthur C. Clarke一直认为“太空天梯”的出现只是一个时间问题 。
太空天梯的建设计划
俄罗斯
最早提出太空天梯设想的人是俄罗斯著名学者齐奥尔科夫斯基 。 他提议在地球静止轨道上建设一个太空城堡 ， 和地面用一根缆绳连接起来 ， 成为向太空运输人和物的新捷径 。
所谓地球静止轨道 ， 是因为当在该轨道上的航天器以每秒7.27×10-5弧度的角速度绕地球运行时 ， 正好与地球自转的角速度相同 ， 故从地面上看去 ， 好像固定在太空中不动一样 ， 因此才被称为地球静止轨道 。 正缘于地球静止轨道的这种特殊功能 ， 齐奥尔科夫斯基才提出在它上面设置一个太空城堡 ， 垂放一根缆绳锚在地球赤道上 ， 就可成为通向太空的天梯 。 这架梯子可以笔直地通向静止轨道 ， 在无外力影响时它不会弯曲 ， 能成为通往太空的运输线 。
据俄罗斯《真理报》报道 ， “太空电梯”这个世界上独一无二的设想将在最近几年有突破性进展 。 受欧洲太空署委托 ， 俄罗斯萨马拉太空大学的科学家一直在研究建造这种可以把许多物品从国际空间站送回地球的装置 。
报道称 ， 俄罗斯萨马拉城的科学家已将“太空电梯”的研究工作进行到工作收尾阶段 。 这部“太空电梯”的主要工作原理其实并不复杂 ， 装有货物的太空舱通过一根30公里长的特别牢固的缆绳送回地球 。 虽然缆绳很长 ， 但其重量不会超过6公斤 ， 需要用特别材料制成 。 当其进入大气层后 ， 缆绳会燃烧 ， 而货物则接着依靠气球继续缓缓地落向地球 。
美国
1970年 ， 美国科学家罗姆皮尔森进一步完善了太空天梯的设想 。 1999年 ， 美国宇航局马歇尔中心的先进办公室发表了《天梯:太空的先进基础设施》一文 ， 标志着天梯将从幻想走向现实 。


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