中國科學(xué)家已經(jīng)研制出一種碳納米管纖維，他們說這種纖維足夠結(jié)實，可以用來建造太空電梯。清華大學(xué)的研究小組為這項技術(shù)申請了專利，并在今年早些時候的《自然納米技術(shù)》雜志上發(fā)表了他們的部分研究。
他們說，這種纖維“在很多高端領(lǐng)域，如運動設(shè)備、彈道裝甲、航空、航天，甚至太空電梯，需求量很大”。但是，從地球到太空的升降機真的有可能嗎？或者這只是科幻小說中的情節(jié)嗎？
什么是太空電梯？
科幻小說作家阿瑟·C·克拉克爵士在1979年的《天堂噴泉》中寫道：“盡管幾代人的研究使火箭成為有史以來最可靠的推進形式，但航天器仍然效率低下。這部小說是俄羅斯科學(xué)家Konstantin Tsiolkovsky在1895年描述的一個想法的第一個流行描述：太空電梯，一個行星到太空的運輸系統(tǒng)，就像我們每天使用的電梯一樣，但是要高出30萬倍。
太空電梯的吸引力歸結(jié)于它可能找到一種更便宜的太空旅行方式。發(fā)射一顆衛(wèi)星一次旅行要花費超過1.6億美元，但據(jù)估計，一架太空升降機可以把這一費用降低到每人每次旅行不到200萬美元。
它是如何工作的？
空間升降機的基本概念包括錨定在地球表面的纜繩，并連接到被送入太空的平衡重上。如果電纜足夠長——36000公里（22369英里）或3倍于地球的直徑——它將被重力和離心力拉緊并直立。理論上講，車輛可以沿著電纜行駛，由地球的旋轉(zhuǎn)能量推動。這將徹底改變太空旅行，但是設(shè)計和找到足夠堅固的材料來滿足這個想法是極其具有挑戰(zhàn)性的。日本在九月份發(fā)射了兩顆衛(wèi)星，第一次實驗是研究太空中電梯的運動，包括沿著纜線從一個衛(wèi)星到另一個衛(wèi)星的小型升降機。它還沒有報告結(jié)果。中國還進行了太空系繩測試，但沒有透露細節(jié)。
誰提的這個設(shè)想？
火箭科學(xué)家Tsiolkovsky早在1895年就提出了這個概念，他設(shè)想在太空中用一座巨大的塔系住地球的天體城堡。俄羅斯工程師尤里·阿特蘇塔諾夫（Yuri Artsutanov）更進一步，基于齊奧爾科夫斯基的模型開發(fā)了一臺現(xiàn)代版的太空電梯。
1975年，美國工程師和空間科學(xué)家杰羅姆·皮爾遜發(fā)表了第一篇關(guān)于這個概念的技術(shù)論文，引起了科學(xué)界的關(guān)注。四年后，科幻小說家克拉克在他的關(guān)于太空電梯的小說中借鑒了皮爾遜的設(shè)計來推廣這個想法。從那時起，科學(xué)家們一直在嘗試微調(diào)設(shè)計和開發(fā)新材料，使概念更接近現(xiàn)實。
是什么使太空電梯如此具有挑戰(zhàn)性？
需要克服的三個最大挑戰(zhàn)是屈曲、動態(tài)穩(wěn)定性和強度?？茖W(xué)家們相信，在衛(wèi)星幫助下，他們可以控制在適當高度的地球靜止軌道上的屈曲和動態(tài)穩(wěn)定性，以確保電纜不會被地球的重力拉下或飛走。但是強度問題還沒有解決，因為空間電梯需要足夠堅固的材料來承受巨大的重量和張力。皮爾遜在《宇航學(xué)報》上發(fā)表的論文中寫道：“對強度的要求極其苛刻，但理論上在石墨的完美晶須中可以得到所需的強度重量比?！?/p>
