出品：科普中國
製作：太空精釀
監製：中國科學院計算機網絡信息中心
2019年8月25日，一篇上傳到論文預印本arXiv網站上文章表示，「太空電梯」在技術上和經濟上具備可行性，大約只需要10億美元成本，就可以打造這樣一部「月球太空電梯」。論文中提到的新型太空電梯（Spacelin）實際上是一條長達32萬公裡的電纜，一頭固定在月球上，另一頭指向地球上方，可能位於距離地球27000英裡的軌道上。
該論文準備投往期刊《宇航學報》（Acta Astronautica）。
「太空電梯」的概念一直只存在於想像和文學作品中，是個很完美的科幻概念，早在人類火箭之父齊奧爾科夫斯基年代他就已經提出了這個美好的設想：普通人能像乘坐電梯一樣，藉助一根連接天地的繩纜，自由且低成本往返太空。
然而，文章中提到的太空電梯到底可不可行？
先談這篇論文的設想，由於月球的相對運動，線纜無法固定在地球表面，所以電纜一頭固定在月球上，另一頭指向地球上方，可能位於距離地球上空接近同步軌道的高度上，這裡是絕大多數通訊衛星所在地：圍繞地球自轉速度恰好等於地球一天，因而相對地面而言靜止或同步。這個方案跟此前太空電梯必須將重心放在地球同步軌道上的設定有所區別。但這就意味著一系列新問題。
例如，文章並未考慮從月球開始建設的運輸費用成本。而這個費用是實打實的驚人。阿波羅登月計劃時期，共計消耗了約2000億美元，僅運輸了6次任務、總重不到100噸物資抵達月球表面。而如果建立一個從月球到地球附近、長達30餘萬千米的大型穩定結構，勢必意味著月球端巨大的建設消耗。
舉個例子：南京長江大橋主橋長約1600米，在如今的中國「鬼斧神工」基建面前僅是個小不點，但它用來承重的大型鋼纜就重達上萬噸。可以想像如果在月球建設，這個費用會有多麼驚人！
此外，靠近地球這一端很難保持位置穩定。在這個高度，即便是一顆採用離子電推進的通信衛星，依然要持續不斷工作以對抗地球非嚴格球形引力攝動、太陽光壓、地球反照壓、日月金木火等星體引力等影響，工作壽命僅在10年左右。而對於這麼大型的結構，勢必無法控制，甚至是地球附近最寶貴的地球靜止軌道上所有衛星的潛在災難。
而按照設想，載荷需要先發射到靠近地球這一端，再通過太陽能緩慢移動到月球附近。先不評價靠效率如此低的太陽能走完連光速都需要1秒的距離（30萬千米，地球赤道7.5圈！）需要多久，單純發射到地球靜止軌道的費用就讓人震驚。目前人類到達這個軌道的通信衛星最重約7噸，但代價是數億美元的花費。
實現跟一個完全無控的巨大鋼纜對接難度更是不可思議。即便是距離地球上空幾百千米的、兩個可控太空飛行器空間交會對接任務，全世界能掌握的國家僅1隻手可以數過！
論文中還提到，最簡單版的Spaceline 線纜可能或不會超過88000磅，並不需要用碳基材料不可，Kevlar或其他現有材料製成就可以完成。然而，這並不現實。
因為被繃緊的纜繩需要承受巨大的應力，可行的材料仍然是碳基材料。但它僅是實驗室中存在的材料無法量產，科學家們只能製造出極微量的實驗品，而花費是天價。
即便是碳納米管，它的長徑比也在1000:1級別（對比普通材料20:1已有極大提升），對比太空電梯的超長纜繩要求依然不夠。當長度為30萬千米時，寬度會到多麼不可思議的級別！
不僅強度問題，繩纜不同位置由於重力加速度和圍繞地球/月球運動速度不同，受到的切向應力也不大不相同，人類尚無一種靈活的材料能實現這些要求。
這不禁讓人想起另一個更接近真實情況的「太空電梯」：2018年9月14日，日本宇宙航空研發機構JAXA將在種子島太空中心用H-IIB火箭發射第七艘前往國際空間站的貨運飛船HTV-7，這是現役世界第一重的貨運飛船，可達16.5噸。不過顯然它並沒有多少讀者注意，反而被一個「世界首個太空電梯即將發射」的新聞搶了頭條，國內外的小媒體上到處都是。
它的全稱是空間系留自主機器人衛星-迷你電梯（Space Tethered Autonomous Robotic Satellite - Miniature Elevator，STARS-Me），這已經是STARS實驗系列衛星第四次任務。迷你電梯其實是個暱稱，它真正的功能並非如此，真相如下。
1、HTV夾帶的貨物
日本已經執行了六次國際空間站的貨運任務、且JAXA擁有國際空間站上希望號實驗艙、儲藏艙、擴展實驗艙和機械臂。HTV可以運送重達6.2噸的貨物，遠超國際空間站貨運主力進步號的2.4噸，在執行基本任務需求時夾帶一些其他貨物也是常態。本次HTV-7任務就額外攜帶了STARS-Me，SPATIUM-I和RSP-00三個技術驗證衛星。
2、系留衛星
STARS系列任務都用來驗證一種空間應用的技術：系留衛星，或者繫繩衛星。它的原理是通過用繩纜從母衛星釋放一顆子衛星、或者雙星進行伴飛，能自由釋放、收回並重複使用，實現各種科學和工程研究目標，先後有香川大學、靜岡大學等參與。
STARS的特色在於低成本的微小衛星編隊：兩顆微小、猶如魔方大小（10釐米邊長的1U立方形）的衛星通過一根約10米的細鋼纜相連。這次的-Me任務之所以叫做迷你電梯，是因為鋼纜上還將有一個小滑塊可以在鋼纜上移動，視覺上有一種「電梯」的效果，因而得名，但可以確定的是這跟太空電梯的理念毫無關係。
3、到底是做什麼的？
STARS-Me任務由靜岡大學主要負責研發。畢竟只是兩個衛星加一起幾千克的極小任務，它的真實作用還是基本的技術驗證和教育教學，主要關於通過無線電信號接收輔助判斷衛星狀態：兩顆衛星都能直接與地面通信，它們之間的距離和姿態會導致信號接收出現細微的偏差，在地面的接收站可以通過兩股信號的都卜勒頻移、比特率、信噪比對比等反推這個小型編隊的姿態和距離信息。
中間的「電梯廂」（6*3*3釐米尺寸，比雞蛋還小）帶有藍牙功能，能夠通過其中一顆衛星與地面通信，也會出現在兩顆衛星的互拍中。它也能夠在繩纜上緩慢移動，作為測試任務的額外標的，也能驗證雙星+滑塊的技術可行性，從這個角度的確是世界首例，但它的更科學叫法應該叫做滑塊。整體上這個任務只是個實驗驗證性質的小型任務，跟大家想像中的「黑科技」相距甚遠。
4、宣傳作用
毫無疑問，太空電梯是個大大的噱頭，引發了全世界關注，也引出了每個新聞稿裡都會出現的大林組建設公司。作為日本最大的房地產企業，大林組造了無數日本的摩天大樓，太空電梯概念一直以來是他們宣傳的重要方向。部分資助這麼一個大學裡的小型科研項目並不昂貴，卻收穫到了萬千讀者的關注，可謂是一次成功的品牌曝光。
其實，NASA曾經做過一些預研究，最終全部放棄。谷歌著名的X實驗室，曾經研究過太空電梯可行性，最終宣布放棄，因為它的技術難度「遠遠超過了人類現有技術水平」。
更何況，人類航天已經愈發成熟，隨著可回收運載器和太空飛行器的快速研發，尤其是商業航天的加入，航天成本也在迅速降低，太空電梯最吸引人的「價格優勢」並不存在。
因而，歷次報導「太空電梯」大新聞的媒體，大概像把壁虎吹作劍齒虎一樣。
以上，別鬧了，大家還是老老實實支持可控核聚變這種靠譜的技術吧，改變人類全靠它了（手動滑稽）！
（本文中標明來源的圖片均已獲得授權）