為何太空電梯難以實(shí)現(xiàn)？碳納米管成最關(guān)鍵技術(shù)！

如果能夠?qū)w船送到地球上空160千米處，那么你已經(jīng)在任意遨游太陽(yáng)系的道路上成功了一半了。因?yàn)椋魏涡问桨l(fā)射的前160千米內(nèi)，火箭都掙扎著要擺脫地心引力，這顯然是花費(fèi)最巨大的部分。在那之后，火箭飛船幾乎就能輕松航行到冥王星以及更遠(yuǎn)處。

在未來(lái)，有一種方法能夠大幅減少成本，那就是太空升降艙。順著一根繩索爬上天堂的想法非常古老，但它或許能成為現(xiàn)實(shí)——如果繩索能高高送入太空的話。此后，地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力將足以抵消地心引力，繩索將永遠(yuǎn)不會(huì)落下。繩子會(huì)魔法般地垂直升入空中，并且消失在云間。同樣的，一根非常長(zhǎng)的繩子由于地球轉(zhuǎn)動(dòng)可以“掛”在空中，除了地球的自轉(zhuǎn)外，保持繩子的狀態(tài)無(wú)需任何事物。理論上人可以爬上繩子并且向上進(jìn)入太空。

當(dāng)我們計(jì)算這樣一根繩子所承受的張力，不難發(fā)現(xiàn)，繩子所承受的張力甚至足以使鋼絲繩猛然斷裂。這就是太空升降艙長(zhǎng)期以來(lái)被認(rèn)為不可能實(shí)現(xiàn)的原因。想象一顆位于太空中地球靜止軌道3.6萬(wàn)英里處的衛(wèi)星，從那里，可以降下一根纜索到地球上。隨后，纜索將被錨固在地面上。但是一臺(tái)太空升降艙的系規(guī)必須耐受大約60-100gpa（吉帕斯卡）的張力。鋼大約在承受2gpa的時(shí)候就會(huì)斷裂，這使得這一構(gòu)思遙不可及。

當(dāng)化學(xué)家們開(kāi)發(fā)出碳納米管的時(shí)候，這一狀況發(fā)生了翻天覆地的變化。在1991年，日本電氣的飯島澄男的研究成果突然激起了學(xué)界的廣泛興趣。令人矚目的是，納米管的強(qiáng)度比鋼絲繩更大，同時(shí)也更輕。事實(shí)上，它們超過(guò)了維持一個(gè)太空升降艙所需要的強(qiáng)度?？茖W(xué)家相信一根碳納米管纖維能夠承受120gpa的壓力，這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)在斷裂點(diǎn)之上。這一發(fā)現(xiàn)重新點(diǎn)燃了制造太空升降艙的熱情。

但是，在我們建造一臺(tái)能夠乘坐其升入太空的太空升降艙之前，必須解決難以克服的障礙。目前，實(shí)驗(yàn)室中制造的純凈碳納米管纖維不超過(guò)15毫米長(zhǎng)。要建造一臺(tái)太空升降艙，我們必須制造出數(shù)千英里長(zhǎng)的碳納米管索。盡管從科學(xué)的角度來(lái)看這只不過(guò)是一個(gè)技術(shù)問(wèn)題，但如果我們打算建造一臺(tái)太空升降艙的話，它會(huì)是一個(gè)頑固而艱難的問(wèn)題，必須解決。不過(guò)，許多科學(xué)家相信，在數(shù)十年內(nèi)我們將能夠掌握制造碳納米管長(zhǎng)索的科技。

目前，將1磅重的物體送入環(huán)繞地球的軌道要花費(fèi)1萬(wàn)美元以上，大概相當(dāng)于一盎司黃金的價(jià)格，而一臺(tái)太空升降艙可以將費(fèi)用減至每磅1美元之少。在太空項(xiàng)目開(kāi)支中如此巨幅的減少能將給我們觀察太空的方式帶來(lái)革命性的改變。簡(jiǎn)單地按下升降艙按鈕，我們理上可以憑一張飛機(jī)票的代價(jià)乘坐升降艙進(jìn)入太空。