一種全新的航天設備進入實驗期，如成功將開啟低成本太空探索時代

人類從地球到太空一定要用飛行器？當然不是。科學家曾提出過一種全新的登陸太空方案——天梯計劃。20世紀90年代，人類發明一種碳納米管，基於這種材料輕巧、堅韌的特性，科學家將其視為打開宇宙之門的「鑰匙」。

（圖-太空天梯的最初設想。1979年，英國著名科幻大師阿瑟·克拉克在小說《天堂之泉》中，首次提出充滿想像力的「太空天梯」概念。）

（圖-碳納米管。這種奇特的材料具有超常的力學、電學和化學性能，比如， 它在單位質量上的拉伸強度是鋼鐵的276倍，遠超其他材料。目前最長的碳納米管是清華大學的魏飛教授帶領團隊於2013製備的。他們進一步目標是製備千米以上的碳納米管。）

2005年3月23日，美國航空航天局正式宣布太空天梯已成為世紀挑戰的首選項目。並聯合布拉德利·愛德華茲博士的洛斯阿拉莫斯國家實驗所，共同探究用碳納米管材料製作太空天梯的可行性報告。

愛德華茲在計劃書中建議將兩根最多25.4厘米寬的碳納米管纜繩運到赤道上空約35000千米的地球同步軌道，系在地球同步衛星上，然後讓兩根纜繩的另一端飄回地面，與太平洋中一個類似石油鑽探平台的設施相連。同時，將系在衛星上的纜繩向地球外上升到約69.9萬千米的太空，兩根纜繩的中心點應一直保持在地球同步軌道上。隨後，讓裝有接觸踏板的「車廂」在激光能源的推動下，從地球表面沿纜繩向上攀爬，從而像拉鏈一樣將兩根纜繩黏合到一起。另外229個這樣的「車廂」將更多的碳納米纖維結合到一起，形成一根寬約1米的纜繩。這樣，太空天梯便建成了。

等待奇蹟：需要更長的碳納米管

愛德華茲曾在2004年大膽預言：2019年之前，科學家們將在距離厄瓜多海岸1931千米的海面上建立一個平台，一根約1米寬、厚度比紙還薄的碳納米管纜繩的一端與該平台相連，另一端伸向約10萬千米的太空，在地球旋轉的向心力作用下，纜繩將會被拉得很緊。

計劃中最吸引人的是，太空天梯可以極大地降低運載成本，每0.45千克只需要100美元（目前的成本為10000美元）。建成「太空天梯」的成本為70～100億美元，這遠遠低於大型的太空項目。英國一項測算也顯示，太空天梯的運送成本僅占常用航天器的0.25%。它一旦建成，將大大提高人類造訪太空的頻率，也將開啟人類探索太空的新紀元。

（圖-顯微鏡下的碳材料。由於元素碳在地球上普遍存在與價格低廉，碳納米管材料的應用，將極大縮減成本。）

關於天梯計劃的可行性，天文學家仍議論紛紛。不過令學界震驚的是，NASA已經認定這項設想具有極大的可能性。NASA專家戴維·史密瑟曼說：「這是迄今為止我見到過的最大膽而又最詳細的設想。」

不過，想要「太空天梯」計劃最終實現，需要更長的碳納米管。

雖然如今看來，愛德華茲的預言在短期內無法實現，但他勾畫出來的太空天梯場景及其可行性，還是給人類帶來曙光。

困難重重，但「天梯」仍已啟動

雖然碳納米管已被視為天梯所用材料的最佳目標，但碳納米管的研發仍有很長的路需要走。此外，一旦有了足夠長的碳納米管，要把它們做成高質量的纖維，還需要紡織技術的配合，傳統的紡織技術無法做到。現有的做法包括聚合物熔融、氣相沉積、靜電紡織等，但這些方法都還需要改進。另外一個但無法迴避的現實是，目前超級納米纖維的研製已吸引了數十億美元的科研經費。但就目前的研究現狀來看，設想變成現實仍遙遙無期。

不過，雖然在材料研究與計劃實行上存在很多爭議與困難，但這並不妨礙「太空天梯」計劃已經啟動。

2012年，由美國航空航天局前工程師邁克爾·萊恩創辦的電梯港公司宣稱：該公司可用現有技術在月球上建造一座太空電梯，並表示這一想法能在8年內成為現實。

2012年，日本的大林組也首次完整提出「天梯」計劃，並希望在2050年前完成。為此，他們邀請所有日本的大學參與進來，共同研究「天梯」所需要的技術。

2015年8月加拿大的托特公司表示，他們計劃建造一個太空電梯，高度約20000米。該公司已獲得一項美國專利權用於建造獨立塔狀結構，可從地球表面向空中延伸至萬米，這個太空塔的高度是世界上最高建築物迪拜的哈利法塔的20倍。他們表示，未來太空電梯將作為其太空旅遊業的一個重要部分。

目前，大多數科學家對此持樂觀態度，他們相信人類在最近的50～100年內，就能夠將「太空天梯」計劃變成現實，從而改變世界。

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