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科学家拟造“太空电梯” 用以探索浩瀚宇宙

http://www.sina.com.cn 2003年09月16日 08:11 新浪科技

  新浪科技讯 美国东部时间9月15日(北京时间9月16日)消息,当天在圣达菲召开的研讨会上,70多位科学家和工程师们提出了登上太空的一个更为方便和经济的方法——太空电梯。在为期两天的讨论中,科学家们致力于将一个梦想在至少一个世纪内变成现实,即制造一种太空电梯,它能够用来发射人造卫星和宇宙飞船,甚至能沿着数千公里长的垂直轨道将人类送上太空。

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  太空电梯的梦想最早见于科幻小说家阿瑟-C-克拉克1979年创作的《天堂之泉》。工程师们指出,近来在材料科学方面的进步尤其是碳纳米管的发展意味着太空电梯这样的设备开始获得了广泛的关注,同时就意味着克拉克的小说不再是纯粹的科幻小说。另外,美国国家航空和航天局也不再对这一科学幻想进行嘲笑。他们目前正把数百万美元投入到这一开发工程上。

  太空电梯的核心部分是一条距离地球的表面将近十万公里长的缆绳。靠近地球的一端将被固定在可能位于太平洋中部某个地方的基站,而另一端将连接到一个在太空中绕地球轨道运行的物体上,用来充当平衡锤,而它本身所具备的动力将能够使缆绳绷紧,以便飞行器等运载工具能够上下穿梭。太空电梯由于提供了一种到达太空更为经济的途径,将会使传统的运载工具—火箭面临被解雇的威胁。在沿着缆绳大约三分之一(距离地球36000公里)的路途上,物体花一天时间就能完成一个完整的轨道。如果缆绳的重心能维持在这个高度,缆绳就能够保持垂直,因为在这个高度的人造卫星是与地球旋转同步的,能够很好地围绕地球的同一点进行旋转。

  要想建造这种太空电梯,就必须把一个与地球同步旋转的人造卫星放置在承载盘成圈状的缆绳的轨道上,然后把缆绳重的那一端扔向地球,同时另一端在太空中展开。而机械升降师就能够从地面上爬上缆绳,把人造卫星、空间探测器甚至太空观光者从一端送到另一端。其中最大的技术障碍是要找到一种既结实又足够轻的材料,这就是碳纳米管发挥作用的时候了。这是一些极其微小而且纤细的真空管,它们像钻石一样坚硬但是又柔韧地足以形成纤维。在理论上,大约一米宽的像纸一样薄的纳米管就可以支持太空电梯的重量。然而没有一个科学家能成功地制造出这种纤维。不过,来自肯塔基大学的纳米管专家罗德尼-安德鲁在研讨会上提到,“如果有关如何连接纳米管和在他们之间转移或卸载以形成复合材料的基础科学没有取得突破的话,那么这种材料的寻找仍然将不可回避。不过有关方面正在做进一步努力。”

  太空电梯专家布莱德-爱德华表示,“最初,人们看我的时候试图弄清楚我是否是在拉他们的后腿。”并且他提到,刚开始用来发送缆绳的人造卫星应该能够提供足够的张力,以便第一批运载工具可以顺利到达太空。这些升降机能够将履带轨道固定在缆绳的两端,并且依靠从地面发射的激光转换成的电能作为动力加以推动。“它实际上并不夸张。”爱德华博士说,他估计要将理念变成现实大约需要花费70亿美元,同时他希望到明年底能出台太空电梯的最终设计。另外,他还提到,那个在海洋中漂浮的基台要放置在距离航空器路线和运输通道几百里远的地方,而且要位于一个暴风雨、闪电和巨浪较少的海域。(明月编译)


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