通向太空的升降机

近年来，一个新名词已变得不再陌生——太空升降机，或称太空电梯。最初萌发太空升降机的想法距今已有一个多世纪了。1895年，俄国梦想家康斯坦丁·E.茨沃科夫斯基曾设想在围绕欧洲的轨道上建造一座属于天空城堡的数千英里高的塔，在绕轨道飞行的城堡产生离心力的作用下，那座塔就被带上天空。然而，这一想法在那时根本无法实现。钢是当时最为刚强的材料，但它本身重量太重，无法承受那么重的物体。

　　日本科学家在1991年发现的碳纳米管是一种比钢的强度还要高许多倍的圆柱体碳分子材料。它的问世将有可能在10至20年内把这一看似无法实现的梦想变为诱人的现实，为此，洛斯阿拉莫斯科学家赖恩·劳伯斯彻博士兴奋地说：“我感到太空升降机将成为能通往太空的精典手段。”

　　从原理上说，太空升降机与常见的楼宇电梯差不多。其核心是建立一条从地球表面伸向太空的“缆绳索道”，缆绳的一端将固定在地球上的一个基点上，另一端将联结在一个沿空间轨道飞行的卫星上。由于地球引力的作用，这根缆绳被绷得很紧很直以便升降机沿着它上下滑行。作为第一步，是将一颗对地静止轨道卫星带着这根被卷成一卷的缆绳发射到太空中去，等卫星进入轨道后，让缆绳的一端借重力坠落于地球上，另一端则在距离地球3万6千千米的卫星轨道上，与地球保持相对静止的位置。

　　1999年，NASA给物理学家布莱德里·爱德华兹拨款50多万美元用于研制开发太空升降机。他认为，除了用于制作这根缆绳所需的特殊材料外，其他所有必要的基本技术都已具备，他希望科学家们在未来的几年内能够研制出足够刚强的纳米绳来。不久，便传来了英国剑桥大学阿兰·温德尔博士及其同事研制成一种用纳米管组成的长纤维织成“纳米绳”新方法的消息。他们所使用的碳分子材料的圆柱体纳米管的直径约为30纳米，其粗细相当于人发的1/5000。科学家承认，研制的新方法只是新工艺的原型，制成的纤维强度暂时不比传统纤维强太多，但已经看到增加强度的不同方法。如果强度能成功增大10倍，就能使它接近碳纤维的强度，同时这种纤维的生产成本更低，因为它利用更廉价的配料。专家们预计，新方法改进后可以制成强度可与纳米管本身强度相媲美的“纳米绳”，因此有望用“纳米绳”来做太空升降机的缆绳，将乘客和各种货物运送到空间轨道站上。

　　爱德华兹估计建造首台太空升降机的费用约为6200万美元，以后的建造费用将会减少，每台约为2000万美元。他相信，一旦成功，这将使向地球轨道运送材料的成本从每磅10000美元下降到100美元。但是也有人担忧地面的闪电和飓风以及轨道上的碎片等诸多问题会对升降机构成威胁。对此，爱德华兹表示，他能够找到合理的解决方案。升降机基地可以是近赤道处的东太平洋上一个活动的海洋平台，它远离商业航线且不易受到恐怖袭击。飓风不会越过赤道，该地区内闪电也非常少见。因为基站可以移动，故而又可避开低轨道上的宇宙碎片。

　　目前，一个新兴的太空升降机产业正在形成，美俄都在紧锣密鼓地加紧这方面的努力。欧洲太空署委托俄罗斯萨马拉太空大学建造的一种可以从国际空间站把物品送回地球的装置，这项工作现已经进入收尾阶段。这部太空电梯的主要原理其实并不复杂。装有货物的太空舱通过一根30千米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6千克，需要用特别材料制成。进入大气层后，缆绳会燃烧，货物接着依靠气球继续缓缓地落向地球。 就目前而言，因耗资巨大，研制这样的太空电梯没什么经济利益可言，一旦所有难题都得以解决后，其各方面的收获将是相当巨大的。

　　【责任编辑】蒲晖