科學家研究如何利用現有技術和材料使“太空電梯”成為現實
太空旅行的最大挑戰之一是逃離地球的軌道。無論是前往軌道空間站,還是前往月球,或者向其他星球出發,突破地球軌道是第一步,也是最大的一步。“太空電梯”長期以來一直是科幻小說的主要內容,承諾以創新的方式克服地球的軌道。
根據這個前提,一條長長的電纜,在赤道上固定在地球上,提供了一種將人、物資和車輛移入太空的方法。通過在繫繩的遠端有一個平衡裝置,地球自轉產生的離心力將克服地球引力,導致纜繩保持繃緊和垂直。
儘管早在1895年就被俄羅斯科學家Konstantin Tsiolkovsky描述過,但足以建造傳統太空電梯的材料還不存在,或者說製造必要數量的材料是很困難的。然而,通過一些修改,一個電梯可能是可能的。科學家們一直在研究如何利用現有技術和材料使太空電梯成為現實。這些努力至少分為兩個不同的陣營。
據Mashable報導,最有希望的方法是約克大學機械工程系教授George Zhu提出的方法,他與人合作撰寫了一份關於這個想法的研究。該方法將涉及使用兩條電纜,而不是一條,很像一個纜車系統。
“這就像纜車一樣,從一個較低的航天器移動到一個較高的航天器,”George解釋說。“它們在一個循環中不斷前進,它們保持穩定。在技術方面,它幾乎已經完成了……我非常有信心,我們將在22世紀之前擁有它。”
使用兩根電纜,而不是一根,將更容易保持電梯的穩定,並防止地球大氣層中的橫風對它的衝擊。這兩根電纜將懸掛在地球表面,而不是固定在地球表面,進一步減少壓力。即使需要用火箭來到達電梯的低層,總體成本仍將大大低於整個旅程中使用火箭。
雖然George認為這種設計在22世紀是可能的,但該項目的負責人,約克大學地球和空間科學與工程系副教授Brendan Quine,似乎對時間框架更加樂觀。
他告訴Toronto.com:“我不想低估技術問題,(但)我認為它在10年內是可以實現的。”
另一個更加雄心勃勃的項目,是一個將扭轉太空電梯方向的項目。劍橋大學的Zephyr Penoyre和哥倫比亞大學的Emily Sandford提議將太空電梯固定在月球上,而不是固定在地球上。
正如《麻省理工科技評論》所解釋的,電纜將穿過拉格朗日點,這是地球和月球之間的一個點,它們的引力在這里相互抵消。這將是建立某種“大本營”的理想地點,在那裡可以安全地進行建築項目和科學實驗。與地球軌道不同,該地區將提供真正的零重力,沒有任何方向的引力。
這種特殊類型的太空電梯將不像傳統的建議那樣有助於脫離地球軌道,或在其附近的活動。然而,它將大大降低往返月球的成本和挑戰,使“殖民外星”成為一種非常現實的可能性。
這兩個提案的最好的一點是,它們可以完全用廣泛可用的材料–如鈦和鋁–來建造,使太空電梯成為使用今天的技術的一個非常現實的可能性。