| 可乘“天梯”上九天 |
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earth 发表于 2005-11-7 20:37:29 |
用一周时间顺梯爬上太空？英国科幻作家阿瑟·克拉克这是在天方夜谭，痴人说梦？他说得没错，是“爬”，一步一步地爬，而不是坐着“神六”一飞冲天。“爬”上太空，其实是人类最原始的飞天梦想：传说，远古人类曾经建造一座通向天堂的巴比塔，却惹恼了上帝，他摧毁了接近完工的通天塔，变乱了原本一统的语言，并把人类分散到各地。
今天，人类重拾起这个梦想，不过，通天的不是塔，而是凭借梯子。在近日落幕的全球首届年度性太空梯竞赛中，来自世界各地的十多支队伍展示了他们设计的“天梯”。
科学家们预言，15年内，“天梯”将问世。
十万公里爬七天？
按照美国宇航局天梯太空计划首席科学家爱德华兹的设想，用7天半时间可以爬到距离地表10万公里左右的外太层空间。计算下来，时速得超过500公里，接近飞机的速度。
这个速度，要是人徒手攀爬，恐怕像蜘蛛那样长上八只脚也无能为力。再说，距离地表100公里以上大气层已非常稀薄，没有生命保障系统，人类不可能存活。
怎么爬？说起来很简单，先造一根10万公里的缆绳，用飞船发射到太空中的一个卫星上并系牢，另一头抛回地球。再在缆绳上加一个能装人或东西的爬升器，“天梯”就完工了。
听起来是不是有点像高楼里的电梯？不同的是，电梯向上爬升运用的是定滑轮原理，利用最低部的马达拉动缆绳就能让电梯上下滑动。而“天梯”上的爬升器必须靠自己的动力向上攀登，所以要携带足够的能源。
一个问题是，地球在不停自转，怎样保证“天梯”不随之乱动？科学家比较认可的设想是，“天梯”在地球的这头接在赤道海洋的浮动平台上，在太空的那头则接在地球静止轨道的卫星上。无论地球怎么转，这两个位置始终都处于同一水平面上，“天梯”连接在这两头，一是能保证它不受地球自转影响，二是浮动平台的移动也能防止“天梯”折断。
虽然俄罗斯数学家康斯坦丁·齐奥尔科夫斯在1895年就提出了“天梯”的概念，但是科学家始终无法找到一种材料，足够强到联系天地且还能承受货物。直到日本科学家在1991年发现了一种碳纳米管，千分之一头发丝粗的碳纳米管，可负荷5万倍于自己的重量，强度是同样重量钢的600倍。
1999年，美国宇航局给物理学家爱德华兹拨款50万美元，用碳纳米管开发“天梯”。2004年，天梯计划被《新闻周刊》评为“未来十大发明”之一。
一万美元天际游？
近日，记者致电首届天梯竞赛的举办者，专访了美国宇航局“天梯2010”组委会新闻发言人马克·施瓦格。
记者：就我所知，俄罗斯开出的太空游价格是2000万美元，迄今为止成行的3个人都是亿万富翁。今后有了天梯，太空游是不是能便宜点？
马克：理论上说是这样。按我们的预计，天梯的运输成本可降低到目前航天器的百分之一，达到每磅上天只要100美元。
记者：1磅差不多是0.45公斤，像我这样百来斤的人上天游一趟，只要1万多美元？
马克：（笑）当然。太空游就像平常坐电梯，很舒适的。
记者：我还比较担心安全，万一坐天梯在半空中遭受雷击或者恐怖袭击什么的怎么办？
马克：计划中天梯在地球这一头的选址是在赤道的厄瓜多尔地区。这里能避免飓风的袭击，降低受闪电袭击的可能性，同时该地区容易建造防御工事，以免受恐怖袭击。
记者：那太空垃圾会撞上天梯吗？万一天梯发生断裂，会给地球带来危险吗？
马克：太空垃圾的位置是可以被定位到的，而且海面的平台能移动，就能控制太空梯随时移动位置，避开事故。即使天梯真的断裂了，对地球也不会造成危险，碎片会四处散开，像纸条一样在全球飞扬。
记者：既然现在有了碳纳米管，应该说天梯最难的技术问题已经解决了，还有什么难点吗？
马克：有很多。虽然碳纳米管很坚韧，但按照目前的工艺水平，大概只能做到几厘米长的程度，离天梯10万公里的长度太远了。另外，因为爬升器必须自身携带动力，能源是个大问题。
痴人说梦能成真？
毋庸置疑，这是一个极具创意的设想。但也不可否认，这是一个梦幻般的设想。究竟有无可能像美国人所期望的那样，在15年内实现？听听中国科学家怎么说。
中国航天航空特殊贡献专家程不时听完记者的介绍后，笑了。“这可比航天飞船上天难多了。首先，大气层有股很强劲的风，高达每秒900米，相当于12级台风风速的27倍。缆绳怎样才能不被风刮着乱跑？这需要极大的动力。”
“其次，缆绳怎样实现重量平衡？这点，说来容易做来难，缆绳、爬行器、卫星的重量、位置都要精密计算。”
“我认为这不是痴人说梦。”中国惟一的国家级纳米技术工程中心主任韩杰说，他曾在美国宇航局担任纳米技术中心主任。韩杰回忆：1996年，美国宇航局开始致力于碳纳米管材料的研究。“那时，诺贝尔化学奖得主理查德·斯莫利开了家专门研究碳纳米管的公司，就找到美国宇航局，提出用这个材料来减轻现有航天器的重量，于是美国宇航局提供了800万美元经费，第二年就决定把它应用到天梯上。”
韩杰介绍：在已知的所有材料中，碳纳米管的力学强度最大，而且像纤维一样柔软，也特别轻。另外，它的燃化点很高，抗电磁辐射、电导率、自我修复能力都很好，易于对抗太空中种种自然现象。“要把碳纳米管从现在的厘米级做到数万公里，确实很遥远，但不等于不可能成功。”
“神舟”飞船副总指挥、上海航天技术研究院研究员秦文波说：“虽然天梯的研究还未成型，但是这种人类无止境向极限探索的精神极其可贵。而且，在这种探索和奋斗的过程中，会有其他的衍生物，比如碳纳米材料的发展，就这点而言，也是一种梦想成真。”
回顾人类的科技发展史，不少发明创造总是能在早先的科幻小说中找到惊人的相似。原子弹、潜艇、月球火箭、电视、计算机、试管婴儿、机器人……曾经统统都是人类的幻想。天梯，不过是又一次人类探求未知的举步。
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