太空电梯，美好的幻想？人类的未来？

其实想要上太空很困难，即便我们都希望能有一种既简单又实惠的方式让我们飞上太空，去观赏这颗悬浮在茫茫星空中的星球。然而，现在唯一的办法也只有去当宇航员，或是成为亿万富翁。但是现在有一个想法或许能使这一愿景变为可能，并且能成为进一步探索宇宙的起点:太空升降梯。那么，究竟它是如何工作的呢？

想要了解太空电梯如何将我们送入太空，我们首先需要了解什么是天体运行的“轨道”“在轨”。“轨道”和“在轨”的基本意思是:在朝某个物体坠落的同时，又坠落得太快了，以至于错过了那个物体。如果你在地面上扔出一个球，它会在空中飞出一条弧线之后落下。地面在太空里，在重力同样的影响下，你运动的方式和那个球也基本相同。但是如果你横向移动的速度足够快，地球表面曲面的形状会让你在被重力往回拉的同时，以同样快的速度朝远离它的方向飞出去。所以为了能进入绕地轨道，火箭既要能很快地向上飞，也要能很快的横向飞行。

与之相对的是，太空电梯能借着地球自转的能量得到很快的运动速度。想象一个孩子正在甩着用绳子连着的玩具，同时在他的手上有一只蚂蚁，随着这只蚂蚁沿着绳子向上爬，它横向移动的速度也随着它上升，越来越快。相比于火箭，使用太空电梯运送货物，你只需要提供向上的能量，横向运动的能量地球自转将会直接提供给你。

太空电梯将毫无疑问会成为历史上规模最大、最昂贵的人造建筑。那么，这样做是否值得？这一切都将会归结到成本问题。

火箭燃烧大量的燃料，也只能运送少量货物上太空。按目前价格计算，送1kg负荷量上太空的成本约为2万美元；一个平均体重的人类上太空的成本为130万美元；一辆车则需要4千万美金。对于国际空间站来说，数十亿美金的巨大成本却是限制人类太空旅行的一大主要障碍。尽管我们的科技不断进步，这笔费用仍是不太可能在近期内达到和机票价钱相似的水平。

然而，太空电梯将有能力解决这一问题。在太空电梯建成后，预计将会减少运输成本到每公斤200美元，足足100倍。如果一个相对廉价的太空电梯造价2百亿美元，那么我们在运送1百万吨货物中，省下的钱便能收回造价，这差不多也就是两个国际空间站的重量。

那么，现实中，太空电梯长什么样？太空电梯将有四个主要组成部分：缆绳、锚、配重以及爬升机构。太空电梯的“电梯”部分是缆绳及爬升机构，它从地球的表面延伸至太空中。爬升机构类似于传统的电梯轿厢，就是一个沿着缆绳爬升的箱子。在电梯的基部将是一个锚，它把缆绳固定在地面上。同时在电梯顶部的停泊处以及入口处则是配重，负责缆起来东西。缆绳就像一根绷紧的绳子并被顶端配重的拉力所维持着。配重处在地球表面之上超过36000公里的位置，在配重的位置可能会是一个空间站，作为今后完成太空电梯发射任务的“发射基地”。

但我们究竟能不能建成这样一个东西？这很难说。其实最大的挑战是缆绳材料必须轻盈、便宜，尽管用地球上最坚硬的材质制作中，有一些很有前途的材料:如石墨烯和“碳纳米丝”(尚无中文术语)。但即便是它们，强度可能也不够。况且除了需要及其高的强度缆绳材料外，还必须能够经受住来自大气的腐蚀、抗辐射和微小陨石和太空碎片的撞击。

此外，我们仍有一些重大的技术障碍需要克服:电梯需要数天的时间完成爬升，我们该如何为它供能？爬升机构需要大量的能源来爬升，我们是否需要一个核反应堆为太空电梯的轿厢供能？还是说我们使用高能激光束从地面向其发送能源？我们该去哪里找这36000公里长缆绳的原料？我们是应该在地球上建造它然后发射上太空？还是应该在太空中制造它然后把它降到地面上？小行星采矿能否成为其答案?

其实太空电梯也并不是没有风险:如果缆绳断裂的话，它将断裂得很壮观。如果它在锚的附近断裂，由配重所施加的拉力会把整个电梯拽起来一直飞，到太空中去。如果缆绳在配重附近断裂，缆绳将会掉落下来缠在地球四周，像个鞭子一样到处甩。并且它在轨道上产生的碎片，可能会对之后的太空飞行产生严重的影响。由此看来，如果我们要在地球上建立太空电梯，我们必须一次成功！

出于这些原因，一些专家提出，我们应首先在月球上建造太空电梯，因为月球上的重力比地球弱很多，所以一些现有的更脆弱的材料:如凯夫拉就可以用于做缆绳的材料。

即便有这样或是那样的挑战，一个运转的太空电梯所能提供的回报仍是巨大的，所以这可能将会成为迈向真正的航天文明的第一步。或许我们永远也不会建成太空电梯，但在尝试这样做的过程中，我们可能也会学到很多很多。而当我们谈到宇宙探索时，我们是否也应该对未来抱有一些更宏大的梦想呢？