搭乘电梯去太空？或许没什么不可能

“女士们先生们，欢迎乘坐太空电梯。我们的第一站将到达月球平台。整个旅程需要5个小时。在享受整个旅程之前，请系好安全带，坐下来。在太空电梯的上升过程中，你可以欣赏到玻璃窗外的景色，比如地球球体的变化和天空从深蓝色到黑色的变化，这应该是你能看到的最令人兴奋的景象之一……”

这听起来像科幻小说中的一章，但有一天它可能会成为现实，因为科学家们现在正在考虑下一个远程太空运输系统，太空电梯。

太空电梯是100多年前提出的。

在《创世纪》中，有一个故事说地面和天空被一个“*”连接起来，人们可以通过这个*在天堂和地球之间来回走动。雅各布梦想在通往天堂的阶梯上赢得“火焰”。后世称此为梦梯雅各的*。

太空电梯的概念最早是在1895年提出的。当时，俄罗斯火箭专家齐奥尔科夫斯基受巴黎埃菲尔铁塔的启发，大胆提出建造一座从地球表面到静止轨道高度的“独立塔”，并通过电缆和电梯舱将“塔”与地面连接起来，这样航天器就可以进入轨道而无需发射火箭。然而，这在当时似乎是不可能的，有些人甚至嘲笑他“转向科幻小说”。

然而，自从太空电梯的概念提出以来，它确实已经成为科幻小说中常见的创作元素。1978年，被称为现代科幻三巨头之一的亚瑟·克拉克将这一想法写进了他的科幻杰作《天堂之泉》。小说描述了在热带岛屿上，人们可以通过落在赤道上的*去太空观光或运输货物。

2015年世界科幻最高奖“雨果奖”获得者刘·在他的科幻小说《三体》中也多次提到太空电梯。有这样一个描述:

“所有太空电梯只有一个主要导轨。与设计中的四个导轨相比，运载能力要小得多，但它不再与化学火箭时代相同。如果不考虑*的建造成本，进入太空的成本现在要比民用飞机低得多。”

不仅在文学界，而且在现实世界中，太空电梯都引起了科学研究人员的兴趣。特别是随着人类对太空探索的加速，科学家们逐渐开始思考太空电梯能否成为现实。

“我喜欢这个奇妙的想法，”伦敦大学学院海拔、空间和极端环境医学中心的创始人凯文·方在接受英国广播公司采访时说。“我能理解为什么人们会被太空电梯的概念所吸引。如果我们能以一种廉价而安全的方式进入太空，整个太阳系将属于我们。”

它值将近一百亿美元的估计成本吗？

成本是太空电梯能够点燃各国研究热情的主要原因。根据国际宇航科学院(IAA)报告的统计数据，一旦太空电梯建成，将载荷送入太空的成本可从每公斤20，000美元降至500美元，这足以为人类节省大量天文数字。

这主要是因为化学火箭占了80%的空间，14%是主体结构，只有6%可以载人，而且发射和回收成本都很高。相比之下，太空电梯具有体积小、能耗低的优点。

此外，加拿大的托特科技公司也估计，在太空电梯应用后，航天飞机的太空飞行成本可以节省约三分之一，大大增加人类访问太空的频率，这将开创人类探索太空的新时代。为此，世界上几个太空电梯项目都在加速进行。

1991年，日本研究员鹿岛建设意外发现了碳纳米管。这种新材料具有优异的机械性能，如高抗拉强度和强抗变形能力，被科学家认为是制造电梯最理想的材料。

八年后，在美国国家航空航天局的支持下，洛斯阿拉莫斯国家实验室的布拉德利·爱德华兹博士制定了一项使用新碳材料制造太空电梯的计划，并发布了一份关于使用碳纳米管材料制造太空电梯的可行性报告。他指出，太空电梯的成本为70-100亿美元，远远低于大型太空项目的成本。

随着21世纪的到来，美国、日本等国家越来越重视太空电梯的研发和建设。2005年3月23日，美国国家航空航天局正式宣布太空电梯已经成为迎接本世纪挑战的首选。

2012年，新加坡《联合早报》报道称，日本大林建筑公司首次全面提出太空电梯计划，并声称可以在2025年开始建造太空电梯。一个太空电梯建设项目预计在2050年完成。设计的太空电梯的电缆长度是地球到月球距离的1/4，约为96000公里。

2015年8月，英国《每日邮报》报道称，加拿大的托特公司计划建造一部高度约2万米的太空电梯。该公司已经获得美国专利，可以建造一个独立的塔状结构，从地球表面延伸到空中长达10，000米。这座太空塔的高度是世界最高建筑(迪拜的哈利法塔)的20倍。

寻找制造材料是最大的挑战之一。

根据科学家的想象，太空电梯的主体由五部分组成:地面基座、电缆、电梯轿厢、空间站和重量平衡器。

它的运行模式大致如下:一根电缆从地球同步卫星“掉落”到离地面36000公里的地面基站。在重力和向心加速度的相互作用下，缆绳被拉紧。电梯轿厢通过电缆运送人和物。此外，为了保持平衡，数万公里的索道将架设在空间站远离地球的另一侧，一个重量平衡器将连接到缆绳的末端。电缆全长约10万公里，相当于地球到月球距离的1/4。

那么，在现实中建造太空电梯有什么挑战呢？

从哥特式大教堂到摩天大楼再到太空电梯，坚固和重心平衡是任何高层建筑的两个关键点。然而，直到现在，可以用来制造太空电梯绳索的材料仍然很少。

2014年，谷歌X的快速评估研究团队也开始设计太空电梯，但最终发现没有人生产出超过一米的完美碳纳米管链。所以他们决定“深度”冻结这个项目

从这个角度来看，建造太空电梯的最大挑战之一在于寻找制造电梯电缆的材料。一根从9千米高处垂下的普通钢丝会因自身重量而断裂。幸运的是，碳纳米管的发现重新点燃了希望。碳纳米管很小，强度与钻石相当，非常柔韧，可以制成纤维。据估计，一根1米宽的像纸一样薄的纳米管电缆可以支撑13吨的重量。

2014年9月，美国科学家约翰·巴丁，宾夕法尼亚州立大学的化学教授，在《自然材料》上发表了一篇文章，他说:他们已经开发出超细和超强的纳米线，比以前发现的碳纳米管更强更强。“我们的纳米线就像一条由最小尺寸的钻石制成的微型项链。最疯狂的梦想之一是制造超强的轻型绳索，让建造太空电梯的梦想成为现实。”巴丁说。

目前，太空电梯已不再被认为是一个“先进的命题”，该项目已逐渐被美国航天局和欧洲航天局(欧空局)等研究机构所接受。此外，随着新材料科学的发展，太空电梯已经开始从幻想走向现实，并且不再遥远。

也许一旦太空电梯被使用，太空旅行将成为我们日常生活的一部分，就像石器的发展为人类祖先开辟了一个广阔的新栖息地并改变了他们的生活方式一样。未来的太空电梯也可能改写人类的命运。