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日本欲造“天梯” 3.6万公里缆绳接卫星(图)
“天梯”示意图，红线为缆绳
在科技领域素来敢为天下先的日本 科学家又推出惊人计划,他们打算将此前仅存在于科幻小说描写中的“天梯”——太空升降舱变为现实。
运输物资也可载人
太空升降舱也被称为“太空电梯”。根据科学家们的设想,一条从距离地面3.6万公里的地球同步卫星向地面垂下一条缆绳至地面基站,并沿着这条缆绳修建往返于地球和太空之间的电梯型飞船,往来运输物资。
参与研究的科学家告诉英国《泰晤士报》记者,太空升降舱可以搭载包括大型太阳能发电机、核废料等各种物品,当然还可以载人。
《泰晤士报》说,直到目前,人类都不得不通过火箭推动克服地球引力、把自己“抛出”大气层的方式进入太空,而太空升降舱则可以让21世纪的宇航员享受到更为惬意的太空旅行。
更重要的是,太空升降舱上天不需要携带大量燃料,预计所耗能量不过为宇宙飞船发射的1%。英一项测算显示,用太空升降舱运送一个人和行李的费用仅相当于目前用航天飞机运送的0.25%。负责太空升降舱研制的日本太空升降舱协会主席小野秋一(音译)说:“就像出国旅行一样,人人都可以坐着‘电梯’上太空。”
材料必须轻便又坚固
建造太空升降舱的构想引起了全球科学家和科研机构的兴趣。《泰晤士报》说,目前世界范围内同时有几个太空升降舱研发计划正在进行当中。一些机构还对能够在这一方面取得突破的个人和组织“悬赏”。
而无论对于科学家还是宇航员,在实现“天梯”梦想前都必须克服一系列难题。其中最关键的问题在于应该用何种材料建造太空升降舱赖以起落的缆绳。这种材料必须比目前已知的各种纤维更坚固也更轻便,才能承受住太空升降舱的重量。从理论上计算,制作缆索的材料强度必须达到钢强度的180倍左右。
此外,为了保持平衡,在卫星背向地球的一侧也要架设数万公里的索道,使得整条索道全长达到约10万公里,相当于地球到月球距离的约四分之一。
造价可能为93亿美元
不过,随着纳米技术的发展,科学家不断开发出质量轻、强度高的碳纳米管纤维材料,现有的此类纤维材料强度已经达到了所需强度的约四分之一,使得修建太空升降舱逐渐成为可能。
至于推动电梯型飞船进入太空的动力,日本大学精密机械工程教授青木吉雄说:“我们考虑采用在新干线列车中采用的技术……碳纳米管是良好的电导体,我们在考虑全程配备另一条缆绳用来供能。”据估算,采用以上技术的太空升降舱建造费用约为93亿美元。《泰晤士报》说,对于这样一项浩大工程,这一价格“低得令人吃惊”。
至于太空升降舱项目的具体时间表,则将在日本今年11月主办的首届“太空升降舱会议”上讨论形成。
日本研制太空电梯 普通人直接乘坐进入太空
“太空电梯”模拟图
“太空电梯”概念图：静止卫星距离地球赤道36000千米，卫星上空架设漂浮电缆，电缆总长约10万千米，为地月距离的四分之一。电缆材质为“碳纳米管”。
“电梯向上运行，下一站是——宇宙！”这样的情节过去只能在科幻小说中看到，但在日本，科学家们已经开始着手将这一梦想变成现实：人类可以不用依靠火箭的助力，直接乘坐“太空电梯”进入宇宙。日本《朝日新闻》9月19日报道说，“太空电梯”的研究团队已经在日本集结完毕，将在11月召开第一届东京国际会议，招募海外研究员。
科学家们计划在距离地球赤道上空36000千米的上空发射一颗静止卫星，从卫星上垂下一条纳米材质的电缆。利用这条电缆，再安装升降电梯，制成电梯·X·质的宇宙船。
为了取得平衡，避免静止卫星因电梯太重被拉回地面，在卫星的上面，还要架设另外一条电缆。上半部分的电缆悬浮在太空中，以缓解“太空电梯”承受的地球引力。这样，电缆的总长度达到10万千米，为地球和月球总距离的四分之一。火箭发射升空时，需要大量为Tuo离地球引力的燃料，“太空电梯”则不需要这些，加上旅程短，成本只是目前太空旅行所需费用的百分之一。预计整个工程建设费用将达到1兆日元（1万亿日元，约合670亿人民币）。
在此之前，科学家面临的主要问题是电缆的材质选择。要承担太空电梯的重量，需要比钢铁硬度高180倍的材质，如有不慎，电缆甚至可能在半空中发生断裂。研究小组负责人、日本太空电梯协会会长、IT公司社长大野修一说，经过研究，科学家们终于开发了一种叫做“碳纳米管”的纤维，可达到所需强度的四分之一，这是已知的最接近标准强度的物质。
大野修一说，“这个项目的目的是让一切人都能游玩太空。”研究的另一个主要课题是如何提高“太空电梯”的运行速度。研究小组由50名科学家、大学教授和航天工作者组成。
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