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科学家构思搭建“太空梯”15年内不是梦(图)


http://www.sina.com.cn 2004年07月09日 09:58 中国科技报
科技时代_科学家构思搭建“太空梯”15年内不是梦(图)
太空梯
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  世界上第一艘私营飞船“太空船一号”于6月21日成功地进行了首次试验。当你看着“太空船一号”直插太空之际,你有没有产生过这样的念头:科学家能否研制一部电梯,地球人可以蹬着梯子进入太空?其实,不光你在做这样的梦,科学家也在做同样的梦。所不同的是,科学家正努力把他们的梦想变成现实。

  太空梯15年内梦成真

  美国总统布什曾发下豪语,要重返月球并送人上火星。但科学家爱德华兹有一个真正能让人类实践太空历险的构想,就是打造一个62000英里(相当于99760公里)的太空梯,直达太空。爱德华兹认为,他构想中的初版太空梯可能在15年内就可以问世,比布什规划的2020年重返月球时间表提前一年。他估计成本大约100亿美元,相比其他太空壮举不过是九牛一毛。

  爱德华兹说:“这不是新的物理学,不必搞懂新的东西,也不必从头发明新玩意。若出现因为预算或其他因素的推迟,可能会多花一些时间才完工,但我们要弄出一个太空梯来,平心而论约需15年。”

  爱德华兹不是唯一一个有这个想法的科学家。他现在是西佛吉尼亚州费蒙特的“科学研究院”太空梯计划主持人,该院将自6月28日起在华盛顿举行第三届太空梯年会,为期三天。

  主办单位说,会中将讨论太空梯计划在技术上的挑战与解决之道,以及在财务上是否可行。

  和坐电梯没有两样

  美国宇航局(NASA)已拨款50万美元给科学研究院研究这一构想,国会另外加码250万美元赞助。

  位于亚特兰大的NASA先进概念研究院主任卡萨诺瓦说:“NASA有许多人对这个构想兴致颇高。”

  爱德华兹相信,太空梯可以提供更便宜、更安全的太空旅游渠道,甚至可以用它来载运人造卫星到各个星球。

  他构想中的太空梯要通过纳米管制成的缆线攀缘而上,纳米管的材质比钢铁坚硬许多倍,管子直径约1米,管壁厚度比纸还薄,可以传输重达13吨的承载量。宇宙飞船和太空游客乘太空梯从这管子上下进出太空,和坐电梯没什么两样。动力来自“光电池”

  爱德华兹选择在南美洲太平洋沿岸外海的赤道上架设一座升降平台,并让缆线附在升降平台上。选址于此是着眼这里风平浪静,天气晴朗,且来往的民间商业航班不多。这座升降平台将采用流动式设计,这样太空梯就不至会挡在轨道卫星的行经路线上。

  爱德华兹的构想是,用火箭把纳米碳缆分节送入太空,一种“爬梯机”(climber)装在缆线上,从上而下一节节地将缆线接起来,连到地表。太空那一端用一套平衡器固定。升降梯的动力来自“光电池”,把光变成电力,基地台发射激光,照准升降梯,提供光源。爱德华兹表示,他大概需要两年来研发韧度足够的纳米碳管,碳管研制成功后,太空梯计划就正式起步。俄式太空梯年底试验

  太空梯不仅设想奇特,而且市场前景广阔。所以,对太空梯产生兴趣的不只美国的科学家,美国在航天领域的老对手俄罗斯和欧盟同样希望率先研制出经济实用的太空梯,占领航天领域的这一新的桥头堡。

  欧洲太空署已经委托俄罗斯萨马拉太空大学建造一种可以把许多物品从国际空间站送回地球的装置,也就是太空梯。俄罗斯萨马拉城的科学家的这项工作现在已经进入收尾阶段,试验已经引起了政治人物和政府官员的浓厚兴趣。

  这部太空梯的主要原理其实并不复杂:这种“太空梯”实际上是一种长30公里的绳索,由质轻但承重性能很好的聚合材料制造而成,每条绳索自身重量只有6公斤。使用时,绳索一端捆着货物舱从空间站向地球投放。当货物舱抵达地球稠密大气层时,绳索受大气剧烈摩擦而燃烧并与货物舱分离,然后货物舱借助自身携带的大气球的帮助,在地球表面实现软着陆。

  两种“电梯”同与不同

  美国科研人员的太空梯概念与俄罗斯科研人员的太空梯概念根本思路是一样的,所不同的是,俄罗斯的太空梯首先考虑的是如何从太空船上往地球运送物资,而美国科研人员提出的太空梯的理论重点是从地面向太空运送物资。

  主要部件也是一根缆绳,一头拴在大洋中的平台上,另一头则连在3.5万公里高空的卫星上。缆绳随着地球一起旋转,由于旋转所产生的离心力刚好抵消了地球的吸引力,它便得到了一个向外的张力,于是,太空梯就从地球到太空竖直起来了。它就像你在头顶上甩动一根一头拴着小球的绳子一样。

  然后,用一个由激光提供能量的爬升器在缆绳上上下移 动,运送飞船、建筑材料甚至乘客。太空梯功用巨大

  直到今天,从太空返回地球耗时费力,太空梯将解决这个问题。俄罗斯萨马拉城的科学家计划,在2004年10月完成初步研制工作,第一次试验安排在今年年底,将利用俄“光子”卫星对这种“太空梯”进行试验。

  专家认为,如果能够利用这种“太空梯”,则可以经常性地从国际空间站向地球空投一些有效货物,不但节省时间,而且也节省费用。

  在美国航天飞机恢复飞行前,目前空间站上的部分实验数据和设备等只能依靠俄“联盟”载人飞船带回地面,每次货物返回都要间隔半年时间。试验将在“福顿”宇航飞船基地进行。工程主任迈克-克劳夫相信,这个工程一定会成功。

  据专家介绍,就目前的研制情况看,太空梯耗资巨大,没有经济利益可言,可是,一旦所有的问题得以解决,收获将是非常巨大的。科学家认为,这样的太空梯甚至可以用来探测其他的行星,比如,将来这种“太空梯”还可以用于向火星等其他星球空投实验设备及探测器等。资金是一大难题

  打造太空梯,资金成为制约这个科研项目的瓶颈。爱德华兹承认,建造太空梯,技术上的困难很多,但不是不可能克服;最令他担忧的是研发资金,如果筹集不到足够的资金,太空梯就可能存在于科研人员的大脑里。

  好在很多公司及私人投资者都对该项目表示了兴趣,有的也慷慨解囊。光通过这个渠道筹集的资金已达几百万美元之多。但投资者普遍认为,他们愿意投资部分资金,完全是出于对航天事业的喜爱与支持,并不指望能得到很大的回报,因为太空梯回报周期太长,从投资的角度说,显然不是一个很好的选择。

  在各界人士的帮助下,高电梯系统公司已经筹集了数千万美元的资金,算是解了燃眉之急。

  据悉,这笔资金中的大部分将用于太空梯的设计、制造及测试。而从研制到建成,太空梯至少需要100亿美元。公司在筹集资金方面还有很长的路要走。



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