坐电梯去火星？这个梦想并不遥远

科技日报 2023-05-06 资讯

进入电梯，按上升按钮就到了太空，是不是很拉风？在11月18日至20日召开的2022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。

有了太空电梯，去火星或许只要61天

造太空电梯，原理并不复杂。长长的缆绳悬在天地之间，一端固定在位于地球赤道的海洋上，另一端“抓住”地球同步轨道上的平衡物（如卫星或空间站）。沿着缆绳，一个机器（太空电梯的轿厢）可以上下移动。

斯旺介绍：“根据目前设计，太空电梯轿厢重约20吨，攀爬速度约为每小时200公里。未来，随着缆绳加长、轿厢攀爬速度加快，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。”

“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，因此也被称为‘绿色天路’。”斯旺解释，太空电梯用太阳能驱动，不像发射火箭那样消耗大量化学燃料。

而且太空电梯产生空间碎片的可能性微乎其微。科学家发现，截至2020年1月，10厘米以上的空间碎片有2.9万个，1毫米以上的则超过1.7亿个，这些碎片严重污染着空间环境。

“另外，利用太空电梯运输，每公斤物资运输成本约为500美元，比使用火箭更便宜。”国际宇航科学院秘书长让·米歇尔·康坦表示。

斯旺认为，未来人类建火星村、月球村需要发射大量物资到太空，星际旅行也备受期待，太空电梯非常具有商业竞争力。

但火箭发射不会因此被抛弃。国际太空电梯联盟副主席丹尼斯·莱特称，火箭比太空电梯速度更快，能迅速穿越辐射带，所以有人提出以“太空电梯+火箭”的方式运输，实现互补。“如果把太空电梯看作货船，那么火箭就是货运飞机。”

设计方案可行，但实践仍面临挑战

太空电梯之梦由来已久。1895年，俄罗斯科学家康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基见到埃菲尔铁塔后提出了太空电梯的设想。科幻巨匠阿瑟·克拉克在其小说《天堂之泉》中也描绘了太空电梯。但由于技术障碍，太空电梯长期停留在概念阶段。

随着航天技术不断发展，建造太空电梯有了更多可能。据斯旺和莱特介绍，在材料方面，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；在设计方面，科学家目前已提出8个比较稳健、合理的科学设计方案；在工程方面，一些国家的科学家已开展一些小型实验并准备深入验证。

“当然，在理论、技术和工程层面还面临诸多挑战。如动力学和控制方法，新材料研发，设备设计和建造等。”中山大学航空航天学院副教授史格非表示。

很多细节问题有待科学家和工程师解答：太空电梯轿厢选择何种驱动模式？怎么克服重力影响？缆绳如何承受高能宇宙射线的轰击并有效抗摆动？电梯遭遇太空碎片和陨石冲击怎么办……

莱特说，科学家预估2035年左右太空电梯初步投入运行，用太空电梯载人则需要进一步验证以确保其安全可行，或许到2045年左右实现载人，目前还没有确切的时间表。面对这项耗时耗力耗钱的大工程，斯旺呼吁加强太空电梯的研究与合作。

（记者代小佩）

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