人类能搭乘电梯进入太空吗

在科幻电影《流浪地球2》中，喷出冲天蓝光的行星发动机、无所不知的智能量子计算机以及高耸入云的太空电梯等硬核科技元素让观众深感震撼。其中，太空电梯最为引人注目，有了它，人类就可以像坐电梯上高楼一样轻松地进入太空。人类在掌握火箭技术的情况下为何还会有太空电梯的设想？未来，人类真的能实现搭乘电梯进入太空的设想吗？目前又遇到了什么样的技术瓶颈呢？本期，牙牙为你一一解答。

有了太空电梯，去火星或许只要61天

在2022年空间技术和平利用（健康）国际研讨会上，国际太空电梯联盟主席、国际宇航科学院院士彼得·斯旺提出，未来太空电梯将作为永久性物流基础设施，可将物资和人员运到太空，成为进入太空的新通道。“相比用火箭运输，太空电梯更环保、成本更低、重复使用率更高。”斯旺说。

目前，人类主要依赖的太空运输方式是火箭，但发射一次火箭要消耗非常多的燃料，这也意味着极其昂贵的运输成本。而太空电梯的运输成本相对低廉，它可以凭借缆绳直接向太空攀升，不必像火箭一样要达到极高的推重比才能发射，消耗的燃料更少，且太空电梯的轿厢还是可回收的。另外，太空电梯更温和的推進方式也意味着更低的加速度，这代表大部分未经过专业航空训练的普通人，乃至一些无法承受高加速度的科学仪器都有可能通过太空电梯进入太空。

星际旅行备受期待，所以太空电梯还具有独特的商业竞争力，但火箭发射技术并不会因此被抛弃。火箭的速度比太空电梯的速度更快，能迅速穿越地球辐射带，如果把太空电梯看作货船，那么火箭就是货运飞机。所以还有人提出“太空电梯+火箭”的运输方式，实现互补。

斯旺介绍：“根据目前的设计，太空电梯的轿厢重约20吨，攀爬速度约为每小时200公里。未来，随着缆绳的加长、轿厢攀爬速度的加快，预计8天可到达地球同步轨道，14天可到达月球，61天可到达火星。”

太空电梯怎么建

虽然大部分人都是从科幻小说或电影中认识太空电梯，但事实上，太空电梯在世界航天史上早已不是新概念，它已经被人类研究了很多年。

早在1895年，被誉为“航天之父”的俄罗斯科学家康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基就提议在地面上建设一座塔尖和地球同步轨道齐平的超高铁塔，并在铁塔内架设电梯，人类可搭乘电梯往返于地球和太空之间。虽然由于技术限制，从地面一直往天穹建设高塔电梯的想法很难实现，但这个在当时听起来有些天马行空的设想，却为今后的无数科学家带来了灵感。

建造太空电梯的关键环节是搭建运行轨道。既然从地面向上建造一座高塔作为电梯的运行轨道的想法不现实，那么能不能反其道而行之？后来，科学家提出像扔东西一样，从太空中“扔”下缆绳。也就是说，我们可以先发射一颗地球同步卫星，将其作为太空中的空间站，然后从空间站上将缆绳“扔”到地面上，将其固定在地面的基座。地球自转时，缆绳会产生向上的离心力，地球的重力也会将缆绳往下拉，缆绳在两个力的作用下绷紧，太空电梯的运行轨道就搭建好了。这样，长长的缆绳悬在天地之间，搭载人或货物的运载舱就可以沿着缆绳上下移动，往返于空间站和地面的基座之间。这个思路让太空电梯的设想显得不那么镜花水月，如今的太空电梯计划也都是基于这个思路展开的。

太空电梯实现需要时间

目前，许多国家都在探索建造太空电梯的可能性。然而，建造太空电梯缆绳的材料成为困扰各国科学家的一大难题。“最核心的问题是要找到合适的材料做太空电梯的缆绳。”长期研究新型材料的中国科学技术大学副研究员管庆方认为。缆绳是连接太空电梯运载舱和太空中空间站的关键部件。地球和宇宙空间站之间的距离非常远，所以用于连接它们的缆绳不仅长度要非常长，对其的质量的要求也很高，还需要用特殊材料制成。像一般电梯那样用钢铁是不行的，钢铁密度大、自重大，达到一定长度后会由于自重断裂。一旦太空电梯在运行过程中出现缆绳断裂，后果不堪设想。所以建造太空电梯的缆绳需要使用一种比木头轻、比钢铁硬，且有一定柔韧性的材料，因此碳纳米管和超强石墨烯被认为是建造太空电梯缆绳的理想材料。不过以目前的科学技术水平，量产碳纳米管比较困难，在技术层面还面临诸多挑战。

此外，还有近地轨道的气候影响、远地轨道的太空辐射以及太空垃圾撞击等诸多问题需要考虑，由此可见，实际建造太空电梯的难度不小。

科技在不断进步，许多科学家也在坚持研究太空电梯。或许在未来的某一天，人类真的可以乘坐电梯进入遥远的太空。