随着人类航天科技技术发展得越来越成熟,从发射人类卫星再到载人飞船上月球,每一次人类的航天技术都实现了巨大的飞跃,众所周知,如果想要将宇航员送上距地面3.6万公里的太空上,就必须得乘坐航天飞船才行,但是每一次火箭飞船的成本实在是太高了,众所周知,发射一次太空飞船需要耗费近2亿美元,其中还没算上航天员培训之类的费用,总之成本十分的高昂,难道人类上太空就只能靠火箭飞船吗?
其实不然,俄罗斯一位著名的航天学家曾经提出过这样一种设想,那就是在太空中建设一个连接太空与地面的太空电梯,是的,你们没有听错,就是类似我们生活中常见到的那种上下楼的电梯,而这个著名的航天学家叫做康斯坦齐奥尔科夫斯基,他曾被人类誉为“宇航天文学之父”,1985年,他提议在地球的静止轨道上建设一个太空城堡,其中用一根缆绳将空中城堡与地面连接起来,以此来实现太空运输。具体来说,太空电梯的原理就是在地球上固定一根长缆绳,随后再将这根缆绳与天空中已建好的空中城堡连接起来,而空中城堡所在的位置被称之为“地球静止轨道”,它位于距地面约3.6万公里的高空中。
为什么称之为“静止轨道”呢?那是因为航天器在发射的时候进入地球轨道时,其运行方向必须得和地球自转的方向是一样,所以我们看着就好像是静止的状态一样,如此,太空电梯就能够在地面与太空之间的缆绳中自由上下了,所以康斯坦齐奥尔科夫斯基认为建造太空电梯最难得的地方并不是如何在太空中建立太空城堡,而是那根连接太空与地面的揽绳。
要想连接太空与地面之间并且能够保证不被其他的环境所影响的揽绳,其质量那肯定是需要具备高强度的性能,因为普通的钢绳太脆弱了根本承受不住,高度越高越容易被自己的重量给拉断,难道太空电梯的梦想就要因为揽绳的问题而泡汤了吗?直到后来,一位来自日本的科学家发明了一种叫做碳纳米管的物质,这瞬间就让人们看到了太空电梯的希望。
碳纳米管的特性是非常细小,强度高,韧性也好,关键是它还像纸一样很薄,是制作太空揽绳绝佳的材料,尽管还没有用于实践,但发明出碳纳米管的日本科学家饭岛澄男曾自信表示,从理论上来看,使用厚度约一张纸薄度的碳纳米管所制成的钢绳至少可以支撑13吨的重量,但是站在实践的角度上看,要想通过碳纳米管材料打造成一个硬度、强度重要都符合要求的太空揽绳,至少对现在的人们来说都是一个未知数。
目前世界各国科学家都已经开始着手研究太空电梯的建设,因为大家都知道,一旦这个太空电梯建成了,那么人类在航天领域上的发展又能够向前跨进一大步,而且能够很大程度上的节约太空的运输成本,依据日本太空电梯协会的计算,建设太空电梯的初步预算大约在100~150亿美元左右,按照发射一次太空飞船的成本来算,相当于发射50个太空飞船的成本,但是太空飞船只能够利用一次,而太空电梯能够循环利用,而每个人只需要200美元就能上一次太空,站在长远的角度上看,只需几年时间太空电梯就能收回成本了。
除了成本上的节约,太空电梯的建成也能更大程度地保护环境,要知道以前发送一艘天空飞船,助推器上的燃料所产生的物质会对地球的臭氧层造成一定的破坏,进入太空后更是成为了太空垃圾,并围绕着地球高速旋转,在这些太空垃圾旋转的过程中,可能会碰到那些正在围绕地球运行的卫星,进而可能导致卫星出现故障,并且飞船在发射至太空的过程中需要消耗近2000吨的燃料,这不仅在资源上产生了很大的浪费,而且还会对环境产生破坏,相较于飞船,太空电梯成本虽然高但是安全、高效,可以实现大量的物质传送。而且乘客不需要经过任何特殊的训练,在每小时200公里的时速中,只需要在电梯中乘坐一个星期左右的时间就能够抵达3.6万公里的高空,如果这项工程能够在未来实现,那么这将是人类历史上最伟大的工程项目。
结论:尽管太空电梯现在这还只存在于理论当中,但是据说日本有一家企业已经开始计划在2050年使用碳纳米管设计出能够承载的太空电梯的揽绳,并建立起一座太空电梯,这个计划看似有点太牵强了甚至有点天方夜谭的感觉,但是随着人类的科技发展的越来越好,说不定那一天他们真的就造出来了呢?