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原標(biāo)題：《流浪地球2》中的太空電梯如何成現(xiàn)實(shí)？建造它究竟多難？2023兔年春節(jié)，《流浪地球2》震撼登場(chǎng)，給影迷、科迷和大劉迷們帶來(lái)一視覺(jué)盛宴。在流浪地2中，最為搶眼的是圍繞月球墜落、空間站太空電梯的硬核科幻戲，讓人拍案叫絕，呼過(guò)癮。但有朋友卻，太空電梯是電影的個(gè)巨大“硬傷”，因它在物理上不可能實(shí)。果真如此？我們今就來(lái)聊一聊太空電梯太空電梯劇照太空電又稱“軌道電梯”，其實(shí)不是啥新概念，幻作家阿瑟·克拉克1978年在《天堂之泉》一書中就描述了空電梯沿著一根長(zhǎng)長(zhǎng)的子往返地面送到空間，這個(gè)電梯可以很方地運(yùn)輸人員和貨物，發(fā)射火箭更安全且便。而最早提出太空電概念的則是蘇聯(lián)科學(xué)、西方現(xiàn)代宇航學(xué)奠人、“航天之父”康坦丁·齊奧爾科夫斯，他認(rèn)為未來(lái)人類會(huì)造一座直達(dá)太空的高，高塔的尖端是一座堡，人們將乘坐電梯返到達(dá)那里?！读骼?球2》中發(fā)射太空電梯好東西自然不會(huì)被太強(qiáng)國(guó)放過(guò)，1999年，美國(guó)航天局（NASA）馬歇爾中心的先進(jìn)辦公室就開(kāi)剛山了太空梯的研究，并發(fā)表名《天梯：太空的先進(jìn)礎(chǔ)設(shè)施》的文章；2005年NASA又搞了個(gè)“世紀(jì)挑戰(zhàn)”，首項(xiàng)目就是太空天梯；2012年，美國(guó)一家公司聲稱要建一個(gè)連接球和月球的太空電梯每年籌集至少300萬(wàn)美元搞可行性研究，空公司的CEO就來(lái)自NASA。緊隨美利堅(jiān)，日本一間名為“大組”的建筑公司也在2012年宣稱將研發(fā)“東京天空之樹(shù)”，要2050年前把30個(gè)日本人送到地球同步道，不知道這家公司在還在否？太空電梯什么樣的？與大樓里通的電梯不同，太空梯擁有巨大堅(jiān)固的基、一條或一組高強(qiáng)度繩、一個(gè)或幾個(gè)空間、一個(gè)或幾個(gè)升降轎，還得有一個(gè)巨型“墜”，“鉛墜”可以設(shè)計(jì)成另一座空間站它的主要作用是電梯太空的配重或“錨”將纜索拉直并達(dá)成力上的平衡。太空電梯意圖基座地面基座是空電梯的出發(fā)地，同也是電梯纜索在地面固定點(diǎn)，基座巨大并極為牢固。為了使太電梯中部的“方舟空站”盡量穩(wěn)定運(yùn)行，個(gè)基座需要建造在地赤道上。纜索連接地基座與空間站的，是條或一組超高強(qiáng)度的索，這條纜索一方面連接36000高空地球同步靜止軌道的空站，還要拉扯近10萬(wàn)公里高的巨大配重，自身重量和強(qiáng)度將受諸多因素的嚴(yán)峻考驗(yàn)我們放在后面單獨(dú)講太空電梯轎廂高速上空間站天宮空間站和際空間站都在約400公里的傾斜軌道繞地飛行，每繞地球轉(zhuǎn)一的時(shí)間約91分鐘，一天24小時(shí)要轉(zhuǎn)16圈。由于未來(lái)的空間站纜索牽著，它的飛行要與地球保持同步，且要盡量保持穩(wěn)定。此，太空電梯的空間會(huì)設(shè)在地球赤道上方36000公里的地球同步靜止軌道上。由于空電梯纜索系統(tǒng)自重常大，設(shè)在靜止軌道的空間站無(wú)法承受，以纜索需要穿過(guò)空間并向上延長(zhǎng)幾萬(wàn)公里直到近10萬(wàn)公里的高空，在這里有一個(gè)巨的配重塊將纜索繃緊當(dāng)然，一個(gè)新的空間也能起到配重或“錨”的作用。這樣一來(lái)太空電梯至少可以有個(gè)空間站。轎廂太空梯是天地運(yùn)載工具，普通電梯一樣，它也一個(gè)或多個(gè)轎廂。太電梯的轎廂可以由電驅(qū)動(dòng)，但在流浪地球2中，太空電梯在發(fā)射段竟是由8個(gè)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推著向上飛行的。空電梯靠8臺(tái)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推動(dòng)幻想總是非常好，但問(wèn)題是上哪兒一條10萬(wàn)公里長(zhǎng)、足夠輕又足夠牢固化蛇電纜繩？沒(méi)有這種纜索目前為止，我們知道納米管是人類能造出的最堅(jiān)固材料，它的度僅為鋼鐵的四分之，抗拉強(qiáng)度卻是后者100倍，看起來(lái)應(yīng)該是制造太空纜索的理材料。我們假設(shè)每根納米管纜索的直徑是5厘米，其最高抗拉強(qiáng)約為200GPa，也就是每平方毫米可承約20萬(wàn)牛頓拉力，那么這根纜索最多能承4萬(wàn)噸拉力而不斷裂！但是且慢！一條5萬(wàn)公里長(zhǎng)（10萬(wàn)對(duì)半）、5厘米直徑的碳納米纜索的重量是多少呢？們知道碳納米管的密是2.1克/立方厘米，太空電梯的纜索應(yīng)粗細(xì)均勻，5萬(wàn)公里長(zhǎng)的碳納米纜繩，其自質(zhì)量將達(dá)到20.6萬(wàn)噸，這是纜索自身抗強(qiáng)度的5倍多！碳納米管可以制成高強(qiáng)度纜簡(jiǎn)單講，即便是最堅(jiān)的碳納米纜索，它也在太空電梯的中間部輕易被拉斷，這還沒(méi)算“天梯”頂端配重對(duì)其施加的強(qiáng)大拉力你可能會(huì)說(shuō)，一根纜容易斷，我用多根纜，或者把繩子加粗，不行？加粗繩索當(dāng)然以增加拉力，但繩子粗，它的質(zhì)量也越大纜索永遠(yuǎn)承受不了其重。所以在新的更強(qiáng)材料問(wèn)世前，太空電只能是幻想。假如有足夠強(qiáng)度的纜繩，怎把它送上天，又是個(gè)課題。纜索無(wú)法安裝們現(xiàn)在鋪設(shè)超高壓電，通常都是用無(wú)人機(jī)直升機(jī)先拉一條細(xì)細(xì)先導(dǎo)纜索，用尼龍線鋼絲、一級(jí)一級(jí)加強(qiáng)方式把沉重的電纜拉寬闊的江河。但是你道，跨江電纜是水平設(shè)并且最多只有幾公，而太空電梯的纜索直上直下幾萬(wàn)公里中不能中斷。人類最強(qiáng)的火箭只能把百余噸載荷送到近地軌道，有任何一枚火箭可以次性把幾十萬(wàn)噸的纜拖到地球同步軌道，不用說(shuō)讓它到達(dá)10萬(wàn)公里的高空。運(yùn)載火的運(yùn)力有限沒(méi)有纜索拖拽，10萬(wàn)公里高度的配重塊（或空間站不可能與地球地表保相對(duì)靜止。太空電梯命堪憂即便是我們千萬(wàn)苦、耗費(fèi)巨資建成太空電梯，也無(wú)法一永逸地享用它。太空梯將面臨從低空到高全方位的威脅：雨水沙鹽霧會(huì)侵蝕纜索；氣流動(dòng)會(huì)對(duì)纜索施加向拉力，使它彎曲、顫；電梯轎廂高速上運(yùn)動(dòng)會(huì)造成纜索表面速磨損；在中低軌道行的所有航天器，只其軌道穿越地球赤道理論上都可能與太空梯的纜索發(fā)生高速碰；數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的太空圾更是無(wú)法控制又躲開(kāi)，碳納米纜索有很的抗拉強(qiáng)度，但在抗切力方面卻是渣渣，撞就斷；在近地軌道布著大量原子氧，它快速氧化纜索表面的并將其帶走，因此我需要在纜索表面做足腐蝕工作。月球引力對(duì)太空電梯產(chǎn)生擾動(dòng)到太陽(yáng)和月球引力的響，太空電梯很難做穩(wěn)定運(yùn)行，潮汐引力牽拉空間站、配重塊纜索本身，使其發(fā)生縮搖擺，這也會(huì)縮短索的壽命。一旦纜索裂，其結(jié)果將是災(zāi)難的。配重塊在失去纜的束縛后，會(huì)沿切線向高速飛離地球；于同時(shí)，位于3.6萬(wàn)公里的方舟空間站會(huì)在方纜索張力牽拉下墜地球，造成嚴(yán)重的災(zāi)。太空電梯爆炸墜落然，作為一部刺激感的科幻電影，《流浪球2》不需要考慮太多科學(xué)原理和技術(shù)細(xì)節(jié)也無(wú)須思考太空電梯未來(lái)幾十年時(shí)間里是可以變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，它只大膽假設(shè)其存在就好既然太陽(yáng)都能在百年內(nèi)“氦閃”，相比之太空電梯真算不得什“致命傷”。太空電以及某種形式存在的天梯”一直是人們對(duì)航天的終極夢(mèng)想之一它能以非常小的成本人和物資送到太空進(jìn)生產(chǎn)和研究，與發(fā)射箭相比更節(jié)省也更環(huán)。相信在未來(lái)的某一，人類可以克服本文及的所有困難，建成空電梯，并且防止“舟空間站墜毀”的災(zāi)發(fā)生。 責(zé)任編輯：路子康 CN078