古人曾梦想,顺着天梯上九天揽月。可天梯在哪儿呢?他们说,昆仑山顶有一棵大树,爬到树顶就能 上天了。可惜,这天梯实在太短,它能达到的高度离“天”也差得太远。但是,像乘电梯上下埃菲 尔铁塔那样往返于地球与太空,这一梦想却始终深深吸引着人类。然而,建造这样的一部太空电梯 谈何容易。且不说其他条件,单是它的高度就必须达到35800公里,相当于把地球的周长竖起 来。为了使塔身稳定,其基座至少也得有40万平方公里,相当于江苏省的总面积。这是人类目前 难以办到的事情。此外,在所有已知的建筑材料中,还没有一种材料的强度能够支撑得起这一超长 天梯。能不能采用其他的办法来建造天梯呢?“天梯计划”的完全攻略20世纪90年代,美国航 天专家推出了一项新颖的“天梯计划”:从地球同步卫星上下垂一条长35800公里的“梯子” 到地球表面,并把它的下端固定在位于太平洋中部的巨大平台上。为了使同步卫星和这条“下垂天 梯”悬在空中而不掉到地面上来,必须再从同步卫星向上“抛出”一条“上升天梯”。当上、下“ 天梯”的总长度达到约10万公里的时候,整条太空天梯便可以稳定地悬挂在空中了。这么长的“ 梯子”该怎么造呢?科学家设想,先在地球同步轨道———距赤道3.6万公里的太空建一个大型 航天站,然后从航天站开始,分别向上、下两个方向同时铺设天梯。当然,太空电梯并非日常生活 中所用的梯子,而是一种密封的通行电梯的管道,利用电磁力推动电梯克服重力上升,所需的电源 由航天站上的太阳能发电站供给。电梯升得越高,重力越小,上升就越省力。电梯返回地面时,依 靠重力作用自动下降,只消耗很少的电能。用什么材料来建造这一超长天梯呢?根据现在的材料科 技水平,能满足建造“天梯”需要的,只有20世纪90年代发现的“碳纳米管”。理论上,可用 1米宽、如普通纸张厚薄的碳纳米管织物来建造通行太空电梯的管道。这让“天梯”梦的支持者们 终于看到了一线希望。天梯一旦建成,送往国际空间站的货物,畅游太空的小朋友都将乘坐电梯沿 着天梯升空,然后再滑翔进入太空轨道。使用这种太空电梯的运输成本,将只是使用火箭或航天飞 机所需开销的一个零头。太空电梯的四大风险粗细只有头发丝五万分之一的碳纳米管,是一种具有 独特电子结构和物理化学性质的量子材料。自从1991年被日本科学家发现后,一直是世界各国 科学家关注的对象。目前,人们还只能获得毫米级长度的碳纳米管,更无法将碳纳米管聚合成纤维 或带状。显然,要将它发展成为一种实用的建筑材料,还存在着巨大的实际困难。这是其一。其次 ,必须防止遭受雷击,否则“天梯”将被凌空斩断。这就需要建造一个能在海面上浮动的巨大平台 来固定天梯的下端。该平台的最佳抛锚地点,是中美洲厄瓜多尔附近的一个地球上雷电最少的海域 。即便如此,一旦预测到将有零星雷电发生,该平台也必须移动躲避。只是要实现这个理论方案困 难极大。第三,一条纵贯苍穹的“天梯”也是航空、航天器的重大安全隐患。特别是万一再出现类 似“9·11”的恐怖袭击事件时,很难保证“天梯”不因此崩溃。而数万公里长的“天梯”无论 飞向宇宙太空还是落到地面,造成的损失无疑都是灾难性的。即使不出现有意破坏,陨石和人造太 空垃圾的撞击,发生在管道内部的各种故障,都有可能对“天梯”造成致命的破坏。这就对碳纳米 管合成材料的性能提出了更高的要求。最后,假定以上问题都找到了可行的解决方案,“天梯”终 于可以动工了,人们又发现,全长约10万公里的“天梯”,即使每公里的质量只有1千克,也得 向地球同步轨道运送近10万千克的各种物资。这可是一笔天文数字的费用。假定国际社会同心协 力,不惜斥巨资建成了这条一劳永逸的天梯,从地面到太空总长10万公里的天梯的维护和保养问 题也将令工程师们头疼不已。宇宙中的巴比伦花园如今已成一片废墟的世界七大奇观之一———巴 比伦空中花园,是公元前6世纪,巴比伦国王为其王妃所造。它采用立体造园手法,将花园建于高 台上,因此也叫“悬苑”。古人试图以此来接近天堂和上帝。科学家们认为,一旦天梯梦想成真, 那才是真正的人类奇迹,宇宙奇观。过去,人们曾悲观地估计,“天梯的建成至少在300年之后 。今天,美国科学家认为,建造太空电梯在技术方面已没有问题,然而最令人头疼的是研发资金的 短缺。虽然,他们已筹集到了约4000万美元,并把其中的1300万美元投入对碳纳米管的研 究,重点是这种材料对太空环境的适应性,尤其是对太空垃圾撞击的承受力,以及闪电、飓风等自 然现象对这个系统的冲击。但是,已筹到的这些钱对完成研制所需的100亿美元来说,简直是九 牛一毛。有人认为,投资太空电梯回报周期太长,不值得冒险。但也有人乐观地估计,少则15年 ,多则50年后,“天梯”便可投入实际使用。太空电梯一旦建成,将改变世界经济。因此,花多 少钱都是值得的。尽管这一估计可能过于乐观,但既然电视、手机这些曾经是“千里眼”、“顺风耳”的科学幻想,如今都已成了现实,那么,天梯的出现也将只是一个时间问题。飘向星星的丝带@陈重威
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