太空電梯給航天活動(dòng)帶來的收益是充滿了誘惑的，人類將來從地球靜止軌道起飛進(jìn)入深空，或?qū)砦磥砗教炷Ｊ降母淖儭?/p>

日前有媒體報(bào)道，日本靜岡大學(xué)工學(xué)部的科研團(tuán)隊(duì)與日本建設(shè)公司大林組合作開發(fā)了迷你版太空電梯，將視天氣情況在本月進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

負(fù)責(zé)研發(fā)的日本靜岡大學(xué)教授能見公博表示，實(shí)驗(yàn)在國際空間站進(jìn)行，研究人員將用一段10米長的鋼制纜繩，連接2顆邊長為10厘米的小型立方體衛(wèi)星，以此測試太空電梯模型的可行性。

作為一種低成本進(jìn)入太空的方式，美國、日本、俄羅斯等各國的科學(xué)家都對(duì)太空電梯充滿了興趣，日本是最積極的國家之一，10年前就組建了“日本太空電梯協(xié)會(huì)”。

太空電梯概念早已有之

太空電梯的概念最初出現(xiàn)在1895年，由“航天之父”俄國科學(xué)家康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基提出。它的底端位于地面或平流層之上，頂部直達(dá)外太空，所以又名“天梯”。

由于它與地球保持相對(duì)靜止，從而可以用電梯把物品和人運(yùn)送到太空。與這個(gè)概念緊密聯(lián)系的是地球靜止軌道，也即在地球赤道上空大約35786千米的高度上，衛(wèi)星受到的地球引力和它繞地球自轉(zhuǎn)所需要的向心力恰好相等，從而使這個(gè)軌道上的衛(wèi)星，在我們地面看來是保持靜止不動(dòng)的。

為了能夠把太空電梯拉住，需要在地球靜止軌道之上放置一個(gè)比較重的平衡錘，從而使整體重心保持在靜止軌道。就像我們?nèi)粘３俗碾娞菀粯?，太空電梯也需要又長又結(jié)實(shí)的纜繩，纜繩所需要的強(qiáng)度是鋼材的上百倍。由于長達(dá)36000千米的普通纜繩無法承受自身重量，所以只能考慮用納米材料來制作，目前最看好的是碳納米管。

太空電梯最下方的平臺(tái)，由于氣候影響，可能不方便設(shè)置在地面上，而考慮在平流層之上設(shè)計(jì)基地。由于近地面平臺(tái)只能設(shè)置在赤道附近，屆時(shí)那些如今人跡罕至的赤道區(qū)域?qū)⒊蔀楹教齑髧鵂帗尩?ldquo;熱地”。當(dāng)然除了地面氣候影響，太空電梯還必須考慮來自太空隕石、太陽風(fēng)暴等情形的威脅，保證自身和貨艙、乘客的安全。

技術(shù)障礙制約太空電梯商業(yè)化

不過，航天技術(shù)的進(jìn)展在近幾十年來一直不盡如人意，自從1969年實(shí)現(xiàn)載人登月以來，載人航天活動(dòng)一直在近地空間徘徊，國際空間站的高度不過360公里。

制約航天活動(dòng)的困難之一是化學(xué)燃料的低效率和昂貴的發(fā)射活動(dòng)成本，比如，馬斯克的SpaceX公司進(jìn)行的火箭回收實(shí)驗(yàn)，就是為了降低發(fā)射成本。這些成本大多是由于我們?yōu)榱藳_破地球大氣層和近地引力所付出的。

如果太空電梯能夠?qū)崿F(xiàn)，改用電力提升貨艙，直接上升至36000千米地球靜止軌道之上，也就是如今國際空間站高度的100倍，地球半徑的6倍，航天活動(dòng)的效率和成本將會(huì)大大降低。別忘了，這時(shí)所需的電力可以從太空里直接獲得太陽能發(fā)電。在這個(gè)高度上，太陽能電池板幾乎可以24小時(shí)工作。

當(dāng)然，正如日本大林組公司團(tuán)隊(duì)的估計(jì)，要到2050年才可能實(shí)現(xiàn)太空電梯的商業(yè)運(yùn)作，太空電梯面臨的困難也是可想而知的。建造一部現(xiàn)實(shí)的空間電梯成本約100億美元，對(duì)于充滿希望的航天工程來說，成本并不高，但它涉及的幾乎每一項(xiàng)技術(shù)都還是未知數(shù)。

比如，作為電梯最主要結(jié)構(gòu)的纜繩——雖然在目前的設(shè)想中，碳納米管的強(qiáng)度能夠承擔(dān)這個(gè)工作，但如何生產(chǎn)長達(dá)36000千米的碳納米管纜繩還完全沒有頭緒，目前碳納米管生產(chǎn)技術(shù)仍然停留在米量級(jí)。

根據(jù)目前的設(shè)想，太空電梯從近地面出發(fā)，要用8天抵達(dá)地球同步軌道。這就意味著在航程中風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)不小。比如，對(duì)航天活動(dòng)最大的威脅之一是太陽風(fēng)暴，其爆發(fā)活動(dòng)噴射的高能帶電粒子流，會(huì)強(qiáng)烈干擾地球電磁環(huán)境，高能輻射還會(huì)影響航天員的健康。

盡管面臨著未知的研發(fā)成本、技術(shù)突破時(shí)限、安全風(fēng)險(xiǎn)等諸多問題，但太空電梯給航天活動(dòng)帶來的收益是充滿了誘惑的，人類將來從地球靜止軌道起飛進(jìn)入深空，或?qū)砦磥砗教炷Ｊ降母淖儭?/p>

未知太空的奧秘一直在召喚著勇敢的人類，日本的這項(xiàng)迷你太空電梯實(shí)驗(yàn)至少讓我們知道，地球上一些最聰明、最富有想象力的人在努力挑戰(zhàn)極限，探索未來之路。30年后，也許這將成為人類社會(huì)的熱點(diǎn)。

標(biāo)簽： 日本測試太空電梯