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上太空不用靠火箭,搭電梯就可以?

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上太空不用靠火箭,搭電梯就可以?

圖片來源:Shutterstock

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上太空不用靠火箭,搭電梯就可以?

經濟學人
編譯
  • 黃維德

數十年來,工程師和科幻小說作家,都夢想著有能力將物品自地球表面帶上軌道的電梯。俄羅斯科學家齊奧爾科夫斯基(Konstantin Tsiolkovsky)獲得艾菲爾鐵梯的啟發,在1895年提出了這個想法。1979年,克拉克(Arthur C. Clarke)則以建造這種太空電梯為主題,寫出了小說《天堂之泉》。

拜SpaceX等私人太空飛行公司之賜,火箭發射的成本在近幾年已有所下滑。

SpaceX發射升空的Falcon Heavy,成為史上最壯碩的火箭,其成本約為9,000萬美元。不過,用巨型電梯將衛星、太空探測器甚至是人類送上太空,可能比火箭這種超巨型煙火更低廉、更可靠也更文明──前提則是真能造出這種電梯。可惜,技術上的挑戰極為艱鉅。

太空電梯的基本概念,就是在地球赤道上的某個點,拉一條固定纜線到正上方、位於地球靜止軌道(高度3.6萬公里)的太空站。位於這個高度的物體,每天會環繞地球一週,從地球上看去,彷彿就像是飄浮在固定位置。

這樣一來,載運貨品的載具就能順著纜線上下;上升需要動力,但在引力協助它們下降之時,也可以回收能源。這類載具必須相當大,才能載運人類:就算是每小時500公里的速度移用,單程也需要3天。

在地球上建造3.6萬公里長的高速鐵路已經夠難了,建造通往太空的垂直高鐵,更是難上加難。

最主要的阻礙即為,目前已知的材料之中,沒有材料可以同時具備這種纜線所需的輕量和強度,因為纜線得支撐自己的重量。常有人認為奈米碳管是可能候選,但它的強度對重量比,僅達需求的1/10左右;而且它連超過數公分長的細線都做不成,更別提上萬公里了。

鑽石奈米線(另一種奇特的碳材料)的強度可能更高,但我們目前還是不夠了解它的性質。

就算能找到合適的材料,位於大氣之內的纜線段仍舊會受到氣候的擾亂,載具在上下之時也有可能造成危險的振盪。

將纜線固定於可動式的海上平台或許有幫助,但保持纜線穩定還是極為困難。相撞則是另一個疑慮;在2,000公里高度之上,有上千衛星和其他物體繞行著地球,任何相撞都有可能導致災難。

深信太空電梯的人,依然在尋找解決這些問題的方式,但這些問題有可能更根本無法解決。但這個想法就是不肯退下舞台,或許,這是因為它優雅又單純。

這個夢想說不定真的會實現,只不過不是在地球。在月球表面和環月軌道上建立太空電梯(用來運送旅客、月球礦產等),會簡單許多,因為月球的引力較弱,而且沒有大氣層。然而,想在地球搭乘太空電梯登上軌道的人,恐怕還得等上非常久。

(本文由「經濟學人」獨家授權轉載)
 

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