進(jìn)入電梯,按上升按鈕就到了太空,,是不是很拉風(fēng),?在11月18日至20日召開的2022空間技術(shù)和平利用(健康)國(guó)際研討會(huì)上,國(guó)際太空電梯聯(lián)盟主席,、國(guó)際宇航科學(xué)院院士彼得·斯旺提出,,未來(lái)太空電梯作為永久性物流基礎(chǔ)設(shè)施,,可將物資和人員運(yùn)到太空,成為進(jìn)入太空的新通道,。
有了太空電梯,,去火星或許只要61天
造太空電梯,原理并不復(fù)雜,。長(zhǎng)長(zhǎng)的纜繩懸在天地之間,,一端固定在位于地球赤道的海洋上,另一端“抓住”地球同步軌道上的平衡物(如衛(wèi)星或空間站),。沿著纜繩,,一個(gè)機(jī)器(太空電梯的轎廂)可以上下移動(dòng)。
斯旺介紹:“根據(jù)目前設(shè)計(jì),,太空電梯轎廂重約20噸,攀爬速度約為每小時(shí)200公里,。未來(lái),,隨著纜繩加長(zhǎng)、轎廂攀爬速度加快,,預(yù)計(jì)8天可到達(dá)地球同步軌道,,14天可到達(dá)月球,61天可到達(dá)火星,?!?/span>
“相比用火箭運(yùn)輸,太空電梯更環(huán)保,、成本更低,、重復(fù)使用率更高,因此也被稱為‘綠色天路’,?!彼雇忉專针娞萦锰?yáng)能驅(qū)動(dòng),,不像發(fā)射火箭那樣消耗大量化學(xué)燃料,。
而且太空電梯產(chǎn)生空間碎片的可能性微乎其微??茖W(xué)家發(fā)現(xiàn),,截至2020年1月,10厘米以上的空間碎片有2.9萬(wàn)個(gè),,1毫米以上的則超過(guò)1.7億個(gè),,這些碎片嚴(yán)重污染著空間環(huán)境。
“另外,,利用太空電梯運(yùn)輸,,每公斤物資運(yùn)輸成本約為500美元,,比使用火箭更便宜?!眹?guó)際宇航科學(xué)院秘書長(zhǎng)讓·米歇爾·康坦表示,。
斯旺認(rèn)為,未來(lái)人類建火星村,、月球村需要發(fā)射大量物資到太空,,星際旅行也備受期待,太空電梯非常具有商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力,。
但火箭發(fā)射不會(huì)因此被拋棄,。國(guó)際太空電梯聯(lián)盟副主席丹尼斯·萊特稱,火箭比太空電梯速度更快,,能迅速穿越輻射帶,,所以有人提出以“太空電梯+火箭”的方式運(yùn)輸,實(shí)現(xiàn)互補(bǔ),?!叭绻烟针娞菘醋髫洿敲椿鸺褪秦涍\(yùn)飛機(jī),?!?/span>
設(shè)計(jì)方案可行,但實(shí)踐仍面臨挑戰(zhàn)
太空電梯之夢(mèng)由來(lái)已久,。1895年,,俄羅斯科學(xué)家康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基見到埃菲爾鐵塔后提出了太空電梯的設(shè)想??苹镁藿嘲⑸た死嗽谄湫≌f(shuō)《天堂之泉》中也描繪了太空電梯,。但由于技術(shù)障礙,太空電梯長(zhǎng)期停留在概念階段,。
隨著航天技術(shù)不斷發(fā)展,,建造太空電梯有了更多可能。據(jù)斯旺和萊特介紹,,在材料方面,,碳納米管和超強(qiáng)石墨烯被認(rèn)為是建造太空電梯纜繩的理想材料;在設(shè)計(jì)方面,,科學(xué)家目前已提出8個(gè)比較穩(wěn)健,、合理的科學(xué)設(shè)計(jì)方案;在工程方面,,一些國(guó)家的科學(xué)家已開展一些小型實(shí)驗(yàn)并準(zhǔn)備深入驗(yàn)證,。
“當(dāng)然,在理論,、技術(shù)和工程層面還面臨諸多挑戰(zhàn),。如動(dòng)力學(xué)和控制方法,,新材料研發(fā),設(shè)備設(shè)計(jì)和建造等?!敝猩酱髮W(xué)航空航天學(xué)院副教授史格非表示。
很多細(xì)節(jié)問(wèn)題有待科學(xué)家和工程師解答:太空電梯轎廂選擇何種驅(qū)動(dòng)模式?怎么克服重力影響?纜繩如何承受高能宇宙射線的轟擊并有效抗擺動(dòng),?電梯遭遇太空碎片和隕石沖擊怎么辦……
萊特說(shuō),科學(xué)家預(yù)估2035年左右太空電梯初步投入運(yùn)行,,用太空電梯載人則需要進(jìn)一步驗(yàn)證以確保其安全可行,,或許到2045年左右實(shí)現(xiàn)載人,目前還沒(méi)有確切的時(shí)間表,。面對(duì)這項(xiàng)耗時(shí)耗力耗錢的大工程,,斯旺呼吁加強(qiáng)太空電梯的研究與合作。