坐電梯去火星? 這個(gè)夢(mèng)想并不遙遠

業(yè)界
TIME
2022-11-21 10:24
科技日報
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  進(jìn)入電梯,按上升按鈕就到了太空,是不是很拉風(fēng)?在11月18日至20日召開(kāi)的2022空間技術(shù)和平利用(健康)國際研討會(huì )上,國際太空電梯聯(lián)盟主席、國際宇航科學(xué)院院士彼得·斯旺提出,未來(lái)太空電梯作為永久性物流基礎設施,可將物資和人員運到太空,成為進(jìn)入太空的新通道。

  有了太空電梯,去火星或許只要61天

  造太空電梯,原理并不復雜。長(cháng)長(cháng)的纜繩懸在天地之間,一端固定在位于地球赤道的海洋上,另一端“抓住”地球同步軌道上的平衡物(如衛星或空間站)。沿著(zhù)纜繩,一個(gè)機器(太空電梯的轎廂)可以上下移動(dòng)。

  斯旺介紹:“根據目前設計,太空電梯轎廂重約20噸,攀爬速度約為每小時(shí)200公里。未來(lái),隨著(zhù)纜繩加長(cháng)、轎廂攀爬速度加快,預計8天可到達地球同步軌道,14天可到達月球,61天可到達火星?!?/p>

  “相比用火箭運輸,太空電梯更環(huán)保、成本更低、重復使用率更高,因此也被稱(chēng)為‘綠色天路’?!彼雇忉?zhuān)针娞萦锰?yáng)能驅動(dòng),不像發(fā)射火箭那樣消耗大量化學(xué)燃料。

  而且太空電梯產(chǎn)生空間碎片的可能性微乎其微??茖W(xué)家發(fā)現,截至2020年1月,10厘米以上的空間碎片有2.9萬(wàn)個(gè),1毫米以上的則超過(guò)1.7億個(gè),這些碎片嚴重污染著(zhù)空間環(huán)境。

  “另外,利用太空電梯運輸,每公斤物資運輸成本約為500美元,比使用火箭更便宜?!眹H宇航科學(xué)院秘書(shū)長(cháng)讓·米歇爾·康坦表示。

  斯旺認為,未來(lái)人類(lèi)建火星村、月球村需要發(fā)射大量物資到太空,星際旅行也備受期待,太空電梯非常具有商業(yè)競爭力。

  但火箭發(fā)射不會(huì )因此被拋棄。國際太空電梯聯(lián)盟副主席丹尼斯·萊特稱(chēng),火箭比太空電梯速度更快,能迅速穿越輻射帶,所以有人提出以“太空電梯+火箭”的方式運輸,實(shí)現互補?!叭绻烟针娞菘醋髫洿?,那么火箭就是貨運飛機?!?/p>

  設計方案可行,但實(shí)踐仍面臨挑戰

  太空電梯之夢(mèng)由來(lái)已久。1895年,俄羅斯科學(xué)家康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基見(jiàn)到埃菲爾鐵塔后提出了太空電梯的設想??苹镁藿嘲⑸た死嗽谄湫≌f(shuō)《天堂之泉》中也描繪了太空電梯。但由于技術(shù)障礙,太空電梯長(cháng)期停留在概念階段。

  隨著(zhù)航天技術(shù)不斷發(fā)展,建造太空電梯有了更多可能。據斯旺和萊特介紹,在材料方面,碳納米管和超強石墨烯被認為是建造太空電梯纜繩的理想材料;在設計方面,科學(xué)家目前已提出8個(gè)比較穩健、合理的科學(xué)設計方案;在工程方面,一些國家的科學(xué)家已開(kāi)展一些小型實(shí)驗并準備深入驗證。

  “當然,在理論、技術(shù)和工程層面還面臨諸多挑戰。如動(dòng)力學(xué)和控制方法,新材料研發(fā),設備設計和建造等?!敝猩酱髮W(xué)航空航天學(xué)院副教授史格非表示。

  很多細節問(wèn)題有待科學(xué)家和工程師解答:太空電梯轎廂選擇何種驅動(dòng)模式?怎么克服重力影響?纜繩如何承受高能宇宙射線(xiàn)的轟擊并有效抗擺動(dòng)?電梯遭遇太空碎片和隕石沖擊怎么辦……

  萊特說(shuō),科學(xué)家預估2035年左右太空電梯初步投入運行,用太空電梯載人則需要進(jìn)一步驗證以確保其安全可行,或許到2045年左右實(shí)現載人,目前還沒(méi)有確切的時(shí)間表。面對這項耗時(shí)耗力耗錢(qián)的大工程,斯旺呼吁加強太空電梯的研究與合作。(代小佩)


THE END
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