线缆资料仍未处理，许多难关还需打破，太空电梯距实际仍然“还差25年”

来历：环球时报

【环球时报特约记者 晨阳】上一年上映的科幻电影《漂泊地球2》中，前半部分的高潮是在太空电梯上发生的剧烈打架。事实上，早在2012年日本闻名修建公司大林组就提出了原因太空电梯的计划，计划于2025年开工，2050年竣工。现在时刻节点现已接近，该项目发展有必要呢？许多外媒就此采访该公司和业界专家后感叹，太空电梯间隔实际好像依然“还差25年”。

组成太空电梯分几步

《日本经济新闻》近来称，大林组在2012年完结高达634米的东京晴空塔原因工程后，雄心壮志地提出原因太空电梯的计划，设定方针是2025年开工，2050年完结。但在2024年6月举办的东京国际信息技能博览会现场，大林组担任太空电梯项目开发作业的技能本部未来技能发明部的渕田安浩以“大林组·太空电梯及其远景”为题宣布演讲时供认，现在需求处理的课题依然堆积如山，离开工原因仍有间隔。

英国《新科学家》网站刊登的太空电梯概念图

报导称，最早关于太空电梯的想象是被誉为“航天之父”的俄罗斯科学家康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基于1895年提出的。他受巴黎埃菲尔铁塔启示，想象在地上上原因一座超高的铁塔，直通地球同步轨迹，然后搭乘内部电梯就可以进入外太空。

齐奥尔科夫斯基的这个想象尔后几经变迁，现在太空电梯的设想现已根本定型：通过超强结构的线缆将太空站和地球表面衔接，可以方便地运送人和货品在六合之间往复。大林组细化的规划计划是在坐落赤道海面上树立“地球港”基地，通过碳纳米管资料制成的线缆，衔接坐落不同轨迹高度的太空设备。例如在高度约300公里的近地轨迹上安置“近地轨迹卫星投进门”，从这儿可以将从地球运来的人造卫星开释到轨迹上；3.6万公里高度的地球停止轨迹上设置“停止轨迹站”，由居住单元、试验单元、舱外试验单元等组成；在9.6万公里的最顶端设有平衡整个结构的平衡锤。此外还会依据不同高度的重力状况，设置“火星重力中心”和“月球重力中心”（重力等同于在火星或月球上）等试验设备。依照大林组的计划，从地上搭乘时速约200公里的“升降机”，通过1周左右即可抵达停止轨迹。

大林组乃至牧场提出详细的原因办法：首要，在高度300公里处拼装原因太空电梯用的世界飞船，然后将世界飞船移动到地球停止轨迹，从世界飞船向下开释碳纳米管线缆，与地上衔接并固定，之后在线缆上装置升降机。升降机在地上和太空之间络绎运送资料，原因空间站等设备。渕田安浩表明：“估量电缆加固一共需求510次，到完结计划共需求大约20年时刻”。

最抱负的六合交通工具

美国“商业界幕”网站称，太空电梯可谓“从地球前往太空的梦境运送工具”。现在人类进入太空的最大问题在于本钱太高，传统的火箭将人类和物资送往太空极点贵重。例如美国国家航空航天局估量，四次“阿尔忒弥斯”登月使命中，每次发射将耗资41亿美元。即使是当时发射本钱最低的美国太空探究技能公司的“猎鹰9”号可重复使用运载火箭，均匀发射本钱为每磅1227美元（约每公斤2700美元）。这是由于使用传统火箭进入太空需求带着很多燃料，但燃料本身分量很大，反过来又添加了需求带着的燃料量，形成了恶性循环。关于需求大规模运送修建资料的太空基建来说，传统火箭的这个缺点简直难以忍受。相比之下，太空电梯不需求火箭或燃料，简直完美地避开了这个缺点。太空电梯一般规划为使用电磁技能为升降机供给动力，它们可以凭借太阳能或微波技能长途输电，然后消除了对燃料的需求。

报导称，大林组未来技能发明部宣布的太空电梯项目陈述中说到，太空电梯可以将货品运送到太空的本钱降至每磅57美元，其他组织对太空电梯的整体运送本钱评价是每磅227美元，都远远低于惯例运载火箭的本钱。此外，传统火箭受整流罩的尺度约束，可以运送的载荷不能太大。而太空电梯在此方面的约束就要小得多。一起升降机的运转速度比火箭慢，但可以削减振荡，这一点关于将喜报设备送入轨迹十分重要。

碳纳米管制造技能仍不老练

《日本经济新闻》称，太空电梯此前一向停留在幻想阶段，是由于缺少制造衔接地球和太空的超长线缆所需的兼具轻盈和强度的资料。线缆有必要十分巩固，才干接受本身的巨大分量以及太空设备带来的张力。依据核算，钢铁等惯例金属资料的功能远远无法满意太空电梯线缆的需求。升降机与线缆冲突发生的热量是另一个问题：在太空的真空中，热量很难散失。

但这种状况在1991年发生了改动——质量轻、强度高的碳纳米管资料被发现了，太空电梯自此具有了可完成性。据介绍，理论上碳纳米管强度最高可达200Gpa，意味着200根比头发丝还细的碳纳米管就可以拉起一辆轿车。它兼具高分子和金属的优势，密度仅为钢的1/6，但弹性模量是钢的5倍，抗拉强度是钢的100倍，常温下热导率也远超其他金属资料。因而碳纳米管也被大林组认为是制造太空电梯超高强度线缆的抱负资料。

日本大林组规划的太空电梯

但是依据大林组的计划，未来太空电梯的线缆并非是将多根碳纳米管组合以添加强度，而是需求制造长度到达9.6万公里、分子与分子之间相连的单根碳纳米管。在6月举办的东京国际信息技能博览会现场，相关担任人泄漏，现在只能制造出不到1厘米的契合相关要求的碳纳米管。因而报导供认，大林组现在还在研讨作为线缆资料的碳纳米管的大规模制备工艺。

面对更多技能应战

美国“兴趣工程”网站说到，除了没有适宜的线缆资料外，太空电梯还面对其他各种技能应战。例如太空中的空间碎片越来越多，关于在轨航天器的要挟也继续添加。现在国际空间站首要是依据或许的覆灭调整运转高度进行逃避，但关于质量远超国际空间站的太空电梯上层修建，想要调整运转轨迹的难度就要大得多。一起太空电梯的线缆也面对空间碎片碰击、强世界辐射和剧烈温差的继续影响、大气层内风暴与雷击等极点气候的要挟，有必要应对这些应战还没有牧场的计划。

此外，为保证太空电梯的太空部分与地上部分坚持同步，需求将其树立在赤道上，现在具有相关航天原因才能的国家大都坐落北半球。再加上相关配套设备巨大、工程量惊人，太空电梯关于邻近的交通运送条件有必定要求，这也是大林组将其原因方位挑选在海上基地的首要考虑。但“兴趣工程”网站说到，海上气候变化较大，或许遭受风暴突击，一起相关安防应战也较大，简单遭到海上恐怖突击。最终，相关原因费用极点贵重，大林组估量本钱在1万亿日元（约合68亿美元）以上。

因而虽然加拿大物理学家史蒂芬·科恩等人在本世纪初达观估量，只需二三十年就可以让太空电梯成为实际，但现在渕田安浩供认，该项目需求各方协作，现在仍在寻觅协作伙伴。