论文部分内容阅读
打造一架通往太空的“太空电梯”，原本是一些科幻小说中的大胆梦想，然而从上世纪末起，美国NAsA(美国国家航空航天局)和一些高科技公司就开始大力研究从地球上建造“太空电梯”通向10万公里高的太空中的可行性。然而，由于建造“太空电梯”所用的碳纳米绳技术过难，成本过高，“太空电梯”至今仍停留在美好的蓝图阶段。
然而，据美国《今日宇宙》新闻网报道，美国太空电梯研究公司“电梯港”总裁迈克尔·莱恩日前接受记者采访时宣称，这一梦想可能成真!
用纳米材料，成本过高技术难
“太空电梯”的设想并不复杂，它的原理是通过一根10万公里长的超强度缆线将人类送入太空，缆线的一端位于地球赤道附近的某座海上浮动平台上，而另一端则连在太空中一颗与地球同步的人造卫星上。地球引力以及向心加速度产生的拉力，将会使超级缆绳绷紧，太空电梯将利用太阳能或激光能作为动力，搭载人或其他物体的“太空电梯”将可以沿着这条超级缆绳上上下下来回太空。
事实上，人类目前已经发明出了可以制造“太空电梯”缆绳的材料，那就是在1991年发明出来的碳纳米管。从理论上说，如果用这种材料造出直径1毫米的碳纳米绳，该纳米绳就可以承载60吨的重量；而一根1米宽、像纸一样薄的碳纳米缆绳的强度，就足以支撑起一架“太空电梯”。
然而迄今为止，科学家仍然无法用碳纳米管编织出长长的缆绳，此外，打造一架“太空电梯”显然也超出了任何机构和公司的财力，因为每克碳纳米管就价值500美元，而制造出一条10万公里长的碳纳米缆绳，显然更是一笔天文数字般的造价。
另辟蹊径，用集合纤维造“天梯”
但据迈克尔·莱恩称，他们已经另辟蹊径，将研究重心转移到了造价更小的“月球天梯”上，并梦想能在10年左右时间内建造一架从月球上空5万公里处垂向月球表面的“月球天梯”!因为月球的引力仅为地球的1/6，所以“月球天梯”对缆绳强度的要求将远远小，于从地球表面通向太空的“太空电梯”，科学家只需使用一种日本生产的高强度、高耐热性“柴隆”复合纤维，就能实现打造“月球天梯”的梦想!
“柴隆”此前曾被用来制造军用防弹衣，莱恩说：“由于打造‘月球天梯’的材料现在已经具备，所以也许只需5到7年时间就能打造出一架‘月球天梯’，对我们来说实在是太诱人了。”
据莱恩称，制造“月球天梯”的材料和制造从地球出发的“太空电梯”的材料相比要轻许多，一架小型火箭就能将这些“月球天梯”材料运送到月球上空。莱恩说：“你只需使用一枚标准的阿特拉斯或德尔塔火箭，就能将这些材料发送到月球上空，你并不需要先制造一个类似‘土星5号’般的超级火箭。”
莱恩称，“月球天梯”的缆绳将从距月球上空至少5万公里的高处垂向月球表面，缆绳的一端固定在月球表面某个面朝地球的地点。莱恩称，“月球天梯”运输货物的重量很小，最初建成的‘月球天梯’每次也许只能运输200公斤到250公斤重的货物。
不过，如果用它来采集和运输月球矿石标本，已经完全足够了，它将使月球采矿和运回地球的成本大大降低。
预计需数亿美元
莱恩称，当最初的“月球天梯模型”开始运行后，科学家还可以往“月球天梯”上添加更多的缆绳，从而使它变得更牢固。
莱恩说：“我们没有具体评估到底要花多少钱，但阿特拉斯或德尔塔火箭的价格都是已知的，我们也许不需要花费数十亿数百亿美元的投资，但也许得花费数亿美元。”
根据科学家的长远计划，建成后的“月球天梯”，将来还可以和地球上空建成的“太空电梯”连成一体，将来有一天，人类只需经过几次换乘，就可以乘坐“天梯”直达月球!
美国科学记者克里斯·马蒂斯茨克在他的文章《太空电梯让人类更加靠近天堂》一文中幽默地调侃这种未来的可能场景说：“那时候，当电梯门打开，是否会有一个年老的太空电梯操作员弯下腰彬彬有礼地询问乘客：‘请问你准备在天堂的第几层下梯?’”
提前演练，“机器人拳绳”大赛火爆
莱恩称，月球上空固定“月球天梯”的平衡物，还可以建造成一个适合人类居住的“太空站”，它还可以成为人类前往火星或更深太空的“燃料加油站”。莱恩说：“一旦‘月球天梯’进入工作状态，一些人可以去那儿的太空舱旅游，一些人可以去月球，一些人可以在那儿补充燃料去火星。那儿将成为一个来往月球的安全中转站，而你也许只需要花费阿特拉斯或德尔塔火箭的代价，这个前景实在太迷人了。”
不过莱恩称，他们只是通过大量研究证实建造“月球天梯”是完全可行的，而具体建造过程中面临的许多困难，则需要通过众多科学家的合作来克服；一旦“电梯港”公司制定好详细的建造方案，就会寻找“月球天梯”的投资者和合作者。
最近，莱思和一组“太空电梯”研究者准备在一系列的研讨会上详细讨论该公司的方案，而在今年8月12日到15日，莱恩已前往华盛顿州雷蒙德市的微软会议中心，参加“国际太空电梯大会”。在本届“国际太空电梯大会”上，美国NASA会和众多机构举行新的太空电梯竞赛，本届大会的主题是“如何避免太空电梯被太空垃圾损坏”。
事实上，美国NASA近年来一直非常重视“太空电梯”研究项目，并将建造“太空电梯一”列为了“百年挑战”计划的一部分，此外从2005年开始，NASA还发起了机器人攀爬缆绳竞赛和测试缆绳强度竞赛。在2009年9月的一场比赛中，一架直升机在千米高空盘旋飞行，直升机上垂下一根用来比赛的钢缆，美国西雅图的“激光动力”公司使用激光能，成功让一个机器人在几分钟时间内沿这根钢缆爬了900米的高度，从而一举赢得了该年度的“NASA太空电梯光束动力挑战赛”大奖。
然而，据美国《今日宇宙》新闻网报道，美国太空电梯研究公司“电梯港”总裁迈克尔·莱恩日前接受记者采访时宣称，这一梦想可能成真!
用纳米材料，成本过高技术难
“太空电梯”的设想并不复杂，它的原理是通过一根10万公里长的超强度缆线将人类送入太空，缆线的一端位于地球赤道附近的某座海上浮动平台上，而另一端则连在太空中一颗与地球同步的人造卫星上。地球引力以及向心加速度产生的拉力，将会使超级缆绳绷紧，太空电梯将利用太阳能或激光能作为动力，搭载人或其他物体的“太空电梯”将可以沿着这条超级缆绳上上下下来回太空。
事实上，人类目前已经发明出了可以制造“太空电梯”缆绳的材料，那就是在1991年发明出来的碳纳米管。从理论上说，如果用这种材料造出直径1毫米的碳纳米绳，该纳米绳就可以承载60吨的重量；而一根1米宽、像纸一样薄的碳纳米缆绳的强度，就足以支撑起一架“太空电梯”。
然而迄今为止，科学家仍然无法用碳纳米管编织出长长的缆绳，此外，打造一架“太空电梯”显然也超出了任何机构和公司的财力，因为每克碳纳米管就价值500美元，而制造出一条10万公里长的碳纳米缆绳，显然更是一笔天文数字般的造价。
另辟蹊径，用集合纤维造“天梯”
但据迈克尔·莱恩称，他们已经另辟蹊径，将研究重心转移到了造价更小的“月球天梯”上，并梦想能在10年左右时间内建造一架从月球上空5万公里处垂向月球表面的“月球天梯”!因为月球的引力仅为地球的1/6，所以“月球天梯”对缆绳强度的要求将远远小，于从地球表面通向太空的“太空电梯”，科学家只需使用一种日本生产的高强度、高耐热性“柴隆”复合纤维，就能实现打造“月球天梯”的梦想!
“柴隆”此前曾被用来制造军用防弹衣，莱恩说：“由于打造‘月球天梯’的材料现在已经具备，所以也许只需5到7年时间就能打造出一架‘月球天梯’，对我们来说实在是太诱人了。”
据莱恩称，制造“月球天梯”的材料和制造从地球出发的“太空电梯”的材料相比要轻许多，一架小型火箭就能将这些“月球天梯”材料运送到月球上空。莱恩说：“你只需使用一枚标准的阿特拉斯或德尔塔火箭，就能将这些材料发送到月球上空，你并不需要先制造一个类似‘土星5号’般的超级火箭。”
莱恩称，“月球天梯”的缆绳将从距月球上空至少5万公里的高处垂向月球表面，缆绳的一端固定在月球表面某个面朝地球的地点。莱恩称，“月球天梯”运输货物的重量很小，最初建成的‘月球天梯’每次也许只能运输200公斤到250公斤重的货物。
不过，如果用它来采集和运输月球矿石标本，已经完全足够了，它将使月球采矿和运回地球的成本大大降低。
预计需数亿美元
莱恩称，当最初的“月球天梯模型”开始运行后，科学家还可以往“月球天梯”上添加更多的缆绳，从而使它变得更牢固。
莱恩说：“我们没有具体评估到底要花多少钱，但阿特拉斯或德尔塔火箭的价格都是已知的，我们也许不需要花费数十亿数百亿美元的投资，但也许得花费数亿美元。”
根据科学家的长远计划，建成后的“月球天梯”，将来还可以和地球上空建成的“太空电梯”连成一体，将来有一天，人类只需经过几次换乘，就可以乘坐“天梯”直达月球!
美国科学记者克里斯·马蒂斯茨克在他的文章《太空电梯让人类更加靠近天堂》一文中幽默地调侃这种未来的可能场景说：“那时候，当电梯门打开，是否会有一个年老的太空电梯操作员弯下腰彬彬有礼地询问乘客：‘请问你准备在天堂的第几层下梯?’”
提前演练，“机器人拳绳”大赛火爆
莱恩称，月球上空固定“月球天梯”的平衡物，还可以建造成一个适合人类居住的“太空站”，它还可以成为人类前往火星或更深太空的“燃料加油站”。莱恩说：“一旦‘月球天梯’进入工作状态，一些人可以去那儿的太空舱旅游，一些人可以去月球，一些人可以在那儿补充燃料去火星。那儿将成为一个来往月球的安全中转站，而你也许只需要花费阿特拉斯或德尔塔火箭的代价，这个前景实在太迷人了。”
不过莱恩称，他们只是通过大量研究证实建造“月球天梯”是完全可行的，而具体建造过程中面临的许多困难，则需要通过众多科学家的合作来克服；一旦“电梯港”公司制定好详细的建造方案，就会寻找“月球天梯”的投资者和合作者。
最近，莱思和一组“太空电梯”研究者准备在一系列的研讨会上详细讨论该公司的方案，而在今年8月12日到15日，莱恩已前往华盛顿州雷蒙德市的微软会议中心，参加“国际太空电梯大会”。在本届“国际太空电梯大会”上，美国NASA会和众多机构举行新的太空电梯竞赛，本届大会的主题是“如何避免太空电梯被太空垃圾损坏”。
事实上，美国NASA近年来一直非常重视“太空电梯”研究项目，并将建造“太空电梯一”列为了“百年挑战”计划的一部分，此外从2005年开始，NASA还发起了机器人攀爬缆绳竞赛和测试缆绳强度竞赛。在2009年9月的一场比赛中，一架直升机在千米高空盘旋飞行，直升机上垂下一根用来比赛的钢缆，美国西雅图的“激光动力”公司使用激光能，成功让一个机器人在几分钟时间内沿这根钢缆爬了900米的高度，从而一举赢得了该年度的“NASA太空电梯光束动力挑战赛”大奖。