對于普通人來說,去太空觀光最便捷的方法是什么?答案很簡單,乘坐太空電梯。然而,要實現(xiàn)這個看似簡單的計劃卻十分不易。這是一個十分浩大的工程,投資大,技術要求高。盡管如此,日本一家公司還是迎難而上,準備在未來40年內(nèi)建成太空電梯,每次可將30名乘客升到距離地球3.6萬千米的太空中。
從不可能到可能
其實,太空電梯這一宏偉設想的提出已經(jīng)幾十年了。這個概念最早出現(xiàn)在英國科幻小說家克拉克的科幻小說中,后來不少科學家也對這個設想的可行性進行了論證。起初,大部分科學家都認為太空電梯是不可行的。為什么這樣認為呢?因為按照20-30年前的傳統(tǒng)材料,無論是鋼材還是合金或高分子材料,要建一個幾萬千米高的、自重驚人的太空電梯,光底座也大得難以想象。就算這樣的電梯不計成本地建成了,要建成拉住這樣巨大電梯的衛(wèi)星也不大可能。而且這個電梯的功率也大得驚人,難以找到如此巨大功率的發(fā)電機。
總之,在20-30年前,科學家普遍認為,太空電梯的建設是“不可能完成”的任務。然而,近10年來,碳納米管這種新材料的出現(xiàn)改變了科學界的傳統(tǒng)看法,不少科學家認識到用碳納米管可以建成太空電梯,但是仍然因為成本和技術問題而難以實施。日本研究人員鈴木勝山認為如今“時機已經(jīng)成熟了”,于是正式提出了建設太空電梯的計劃,并繪制了草圖。鈴木勝山構想的太空電梯的主要材料是碳納米管。碳納米管具有良好的物理性能,抗拉強度是鋼的100倍,而密度卻只有鋼的1/6。
太空電梯規(guī)模驚人
按照鈴木勝山的設想,這座規(guī)??涨暗碾娞莸母叨仁煮@人,達3.6萬千米,大約是世界最高峰——珠穆朗瑪峰的4萬倍高。為什么要建3.6萬千米高呢?這正是地球同步軌道上航天器的高度,這個高度能減少地球自轉對太空電梯帶來的傷害。為了支撐這樣的高度,太空電梯的纜繩更高,達到9.6萬千米,是月球到地球距離的1/4。
盡管采用了碳納米管,太空電梯的底座也不會太小,為了不占用寶貴的土地資源,太空電梯將建在荒漠或大海上。為了減少對傳統(tǒng)化石能源的占用,但太空電梯將主要采用太陽能。這些太陽能電池板被安裝在太空中的終點站,由于沒有云層的遮擋,發(fā)電效率會很高。
按照現(xiàn)今和未來幾十年可能出現(xiàn)的電機功率和技術,并且照顧到乘客的觀景需要和舒適度,太空電梯的速度初步預設速度為200千米/小時,大概和中國的動車速度差不多。這樣,與時速數(shù)萬千米的太空飛船相比,乘客們就可以慢悠悠地在太空電梯里觀景了。不過,速度一慢,旅行時間勢必加長。按照200千米/小時的平均速度,乘太空電梯到達3.6萬千米的終點站需要7.5天,來回一趟正好半個月。如果在終點站逗留幾天,旅行時間就更長了。
風景隨高度而變化
一直在空中運行,旅程會不會很單調呢?鈴木勝山表示,如果一直盯著窗外看,可能會有些單調,畢竟太空的風景變化不會太大,但是隨著高度的不同,風景變化還是很大的。1000千米以內(nèi)的大氣層中看風云變幻,到1000千米以外的太空中看日月星辰的變幻,那感受和在低空中完全不一樣。在終點站,乘客可以看到視野中比月球稍大些的地球的全貌。隨著電梯的上升,乘客還可以感受到身體越來越輕,到了終點站,就能在電梯里自由漂浮了,這就是失重狀態(tài)。
按照鈴木勝山的構想,太空電梯將如同一座小型的太空旅館,劃分為幾個小客艙,觀景、娛樂和休息都主要在客艙內(nèi)進行。太空電梯每次可以承載30名乘客,幾名乘客共享一個單獨的小客艙??团摾镉卸喾N娛樂設施,以便打發(fā)較為漫長的太空之旅。當然,電梯中也有走廊,大家可以相互串門。
不要以為鈴木勝山的計劃只是紙面上的設想,他背后有實力雄厚的財團和公司支持他的計劃。根據(jù)目前公布的方案,這部太空電梯需要建造約40年,預計在2050年建成,總計投資將超過千億日元。建成后,乘坐電梯去太空的票價也不會太低,不過,要比現(xiàn)在的私人太空游廉價得多。鈴木勝山表示,由于現(xiàn)代技術的高速發(fā)展,未來的建造成本有望比預計更低。
(據(jù)《科學之友》)