余家駒

近年來，一個新名詞已變得不再陌生——太空升降機，或稱太空電梯。最初萌發(fā)太空升降機的想法距今已有一個多世紀(jì)了。1895年，俄國夢想家康斯坦丁·E.茨沃科夫斯基曾設(shè)想在圍繞歐洲的軌道上建造一座屬于天空城堡的數(shù)千英里高的塔，在繞軌道飛行的城堡產(chǎn)生離心力的作用下，那座塔就被帶上天空。然而，這一想法在那時根本無法實現(xiàn)。鋼是當(dāng)時最為剛強的材料，但它本身重量太重，無法承受那么重的物體。

日本科學(xué)家在1991年發(fā)現(xiàn)的碳納米管是一種比鋼的強度還要高許多倍的圓柱體碳分子材料。它的問世將有可能在10至20年內(nèi)把這一看似無法實現(xiàn)的夢想變?yōu)檎T人的現(xiàn)實，為此，洛斯阿拉莫斯科學(xué)家賴恩·勞伯斯徹博士興奮地說：“我感到太空升降機將成為能通往太空的精典手段。”

從原理上說，太空升降機與常見的樓宇電梯差不多。其核心是建立一條從地球表面伸向太空的“纜繩索道”，纜繩的一端將固定在地球上的一個基點上，另一端將聯(lián)結(jié)在一個沿空間軌道飛行的衛(wèi)星上。由于地球引力的作用，這根纜繩被繃得很緊很直以便升降機沿著它上下滑行。作為第一步，是將一顆對地靜止軌道衛(wèi)星帶著這根被卷成一卷的纜繩發(fā)射到太空中去，等衛(wèi)星進入軌道后，讓纜繩的一端借重力墜落于地球上，另一端則在距離地球3萬6千千米的衛(wèi)星軌道上，與地球保持相對靜止的位置。

1999年，NASA給物理學(xué)家布萊德里·愛德華茲撥款50多萬美元用于研制開發(fā)太空升降機。他認(rèn)為，除了用于制作這根纜繩所需的特殊材料外，其他所有必要的基本技術(shù)都已具備，他希望科學(xué)家們在未來的幾年內(nèi)能夠研制出足夠剛強的納米繩來。不久，便傳來了英國劍橋大學(xué)阿蘭·溫德爾博士及其同事研制成一種用納米管組成的長纖維織成“納米繩”新方法的消息。他們所使用的碳分子材料的圓柱體納米管的直徑約為30納米，其粗細(xì)相當(dāng)于人發(fā)的1/5000?？茖W(xué)家承認(rèn)，研制的新方法只是新工藝的原型，制成的纖維強度暫時不比傳統(tǒng)纖維強太多，但已經(jīng)看到增加強度的不同方法。如果強度能成功增大10倍，就能使它接近碳纖維的強度，同時這種纖維的生產(chǎn)成本更低，因為它利用更廉價的配料。專家們預(yù)計，新方法改進后可以制成強度可與納米管本身強度相媲美的“納米繩”，因此有望用“納米繩”來做太空升降機的纜繩，將乘客和各種貨物運送到空間軌道站上。

愛德華茲估計建造首臺太空升降機的費用約為6200萬美元，以后的建造費用將會減少，每臺約為2000萬美元。他相信，一旦成功，這將使向地球軌道運送材料的成本從每磅10000美元下降到100美元。但是也有人擔(dān)憂地面的閃電和颶風(fēng)以及軌道上的碎片等諸多問題會對升降機構(gòu)成威脅。對此，愛德華茲表示，他能夠找到合理的解決方案。升降機基地可以是近赤道處的東太平洋上一個活動的海洋平臺，它遠離商業(yè)航線且不易受到恐怖襲擊。颶風(fēng)不會越過赤道，該地區(qū)內(nèi)閃電也非常少見。因為基站可以移動，故而又可避開低軌道上的宇宙碎片。

目前，一個新興的太空升降機產(chǎn)業(yè)正在形成，美俄都在緊鑼密鼓地加緊這方面的努力。歐洲太空署委托俄羅斯薩馬拉太空大學(xué)建造的一種可以從國際空間站把物品送回地球的裝置，這項工作現(xiàn)已經(jīng)進入收尾階段。這部太空電梯的主要原理其實并不復(fù)雜。裝有貨物的太空艙通過一根30千米長的特別牢固的纜繩送回地球。雖然纜繩很長，但其重量不會超過6千克，需要用特別材料制成。進入大氣層后，纜繩會燃燒，貨物接著依靠氣球繼續(xù)緩緩地落向地球。 就目前而言，因耗資巨大，研制這樣的太空電梯沒什么經(jīng)濟利益可言，一旦所有難題都得以解決后，其各方面的收獲將是相當(dāng)巨大的。

【責(zé)任編輯】蒲暉