乘“电梯”去太空的梦想能成真吗?
作者 庞之浩
发表于 2023年6月

要问如今哪部佳作最能代表中国目前电影工业最高水准,毫无疑问是《流浪地球》。它给全国观众带来了惊喜,所有后期特效均为我国自己的团队完成,却让不少观众在电影开场30分钟后都产生在看“好莱坞顶级大片”的错觉。

《流浪地球2》中的太空电梯

片中那段展现太空电梯的长镜头,更让全世界影迷都震撼不已。虽说《流浪地球》是一部科幻小说,但太空电梯实际上并非作者的虚构之物,而是一项已经被人类研究了几十年的高精尖技术。未来的某一天,坐着“天梯”去遥远的太空,并非白日做梦。

什么是太空电梯?

顾名思义,太空电梯,就是连接地面和太空的一座很高的电梯。

太空电梯的概念最早是由俄国科学家、航天之父齐奥尔科夫斯基在1895年提出。1979年,著名科幻大师亚瑟·克拉克在其小说《天堂喷泉》中再次提出太空电梯的概念,并引起广泛注意,因为它具有理论基础和科学依据。

2021年11月,国际太空电梯联盟主席斯旺对外宣称,未来,太空电梯将作为永久性物流基础设施,可把物资和人员运到太空,从而成为进入太空的新通道。现已有不少科学家认为,就在本世纪内,太空电梯的梦想将成真。

有的朋友肯定要问了,为何人类已经掌握了火箭技术,却还要捉摸着造太空电梯?

原来,运载火箭的原理是通过消耗大量燃料来摆脱地球引力,所携带的燃料占火箭总重量的90%以上,因此每运送1千克有效载荷上天,平均需耗资至少1万美元。

而太空电梯则不需要耗费大量燃料,它可以像高速公路一样24小时不停运转,将航天器、各类物资、人员带到太空中。据权威论证,太空电梯运输物资的成本每千克仅为500美元,相比运载火箭的至少10000美元,低了两个数量级!因此虽然建造太空电梯的费用也很昂贵,但建成运行之后可谓一本万利!

建造原理并不复杂

其实,太空电梯的原理并不复杂,说到底就是将一条长长的缆绳一端固定在地球表面,另一端紧紧抓住位于距地面约3.6万千米的地球静止轨道上的平衡物(如大型空间站)。在引力和离心加速度的相互作用下,缆绳将会绷紧,一个形似电梯的吊箱便可利用太阳能或激光能转变成的电能,载着货物、人员沿缆绳在太空和地面之间自由上下往返。

具体来说,太空电梯主要由4个部件组成:基座、缆绳、电梯吊箱和动力系统。

基座是太空电梯在地面上的基础结构,必须建在地球赤道地区,既可以建在陆地上,如高山顶或高塔尖上;也能建在海上,像一个巨大的港口,要位于一个暴风雨、闪电和巨浪较少的海域,还要远离飞机航线和卫星轨道,尤其是要防雷击。

缆绳是太空电梯的关键技术和设备,制造缆绳的材料必须有很高的拉伸强度,可大规模生产,还要造价低廉、质量很轻。在建造太空电梯时,地面将发射卷有缆绳的航天器到太空,让缆绳的一端借助重物坠回地球,与地面上的基座平台相连接;另一端连接位于地球静止轨道的航天器。

本文刊登于《奥秘》2023年5期
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