(這一個系列已經準備了好久,不過為了讓大家看到嚴謹的文章,我最近翻閱了一些資料,今天終於正式推出了,歡迎大家關注~)
20世紀70年代,前蘇聯的航天學專家、被譽為航天之父齊奧爾科夫斯基,在1895年參觀艾菲爾鐵塔的時候,突然萌生了一個想法:要是我們建一座足夠高的電梯,是不是可以直接衝出大氣層,升入太空?
這個想法,即使在現代很多人的眼裡,都是有點、甚至非常荒誕不經。你咋不上天呢?套用文言文說:閣下何不乘電梯,扶搖直上九萬裡?
不過,既然是航天專家提出的理論,那就不一樣了,人家肯定是有根據的。因此,這個想法一直到現在,仍然是科學家們思考的問題:我們是否真的可以實現坐電梯上太空?
當齊奧爾科夫斯基提出這個想法之後,除了他的同事們之外,最先響應的,就是科幻作家了。科幻作家阿瑟·克拉克在1978年出版的《天堂之泉》中,就描述過和太空電梯相關的橋段。
而我們科幻作家劉慈欣的名作《三體》中,也有過對太空電梯的描述。
所謂的太空電梯,並不是隨便送到太空的某個地方。根據齊奧爾科夫斯基最初的想法,它是連接到一個空間站的。通過電梯,將各種物件直接傳送到空間站,要比火箭來得方便得多,而且成本要更低。
國際宇航科學院(IAA)指出,如果太空電梯能夠實現,那麼人類將地球上的物品送到太空的成本將會由每公斤20000美元降到僅僅500美元,可以說降幅相當可觀。
沒辦法,誰讓我們的火箭這麼「垃圾」呢。
別的不說,就以火箭本身為例,現在大部分火箭都是一次性的,完成發射任務後,箭體和發動機等各種昂貴的部件全都要報廢。點火,嗖~造價幾千萬甚至一億多美元的火箭就下班了,人們繼續造下一枚火箭。相比之下,我國的長徵三號火箭基本算是最便宜的一種了,即便如此,一枚長徵三號的造價也要6000萬美元!
要知道,我們的火箭所消耗的燃料中,有非常大的一部分都是用來擺脫地球引力的。別看火箭一個個直徑好幾米、長度好幾十米,其實真正裝人的空間只有6%,火箭主要結構佔據了14%,剩下80%的空間全是燃料。
當然了,回收火箭是最直接的降低成本的方法,如果能重複利用火箭,那麼成本將大大降低(或者美國的太空梭,問題在於太空梭本身造價就十幾億美元,所以得用十幾二十次才能和火箭成本相抵)。但是,且不說2015年馬斯克的SpaceX 公司首次實現火箭回收的技術,那時候齊奧爾科夫斯基正好死了80年,而距離他提出太空電梯也有恰好120年了。即便到了現在,世界各國依然以一次性火箭為主。畢竟火箭回收所需的設備、燃料等,都會影響到火箭本身的效率,馬斯克搞的火箭回收技術,本身就不能節省成本。
不止在成本方面,太空電梯還可以極大程度上保障航天員的安全性。不論是火箭還是太空梭,在歷史上帶來的太空事故都讓我們觸目驚心,而且至今記憶猶新,而太空電梯則比這些工具要安全得多。
此外,太空電梯還可以輔助太空飛行器的發射。簡單說,就是利用離心力。在地表的時候引力比較強,所以這個想法不太現實。但如果遠離地表,而由於距離地心遠而角速度不變帶來的線速度增加,所以太空飛行器的發射會更加簡單。這同樣意味著人類進入太空的成本可以大幅下降。
更重要的是,太空電梯是人類進入太空的一條捷徑。如果這個項目成功,我們將不再受到火箭建造、發射能力等因素的限制,可以大幅提高開發太空的速度。不論是建造空間站、還是太空發電廠、做太空實驗等等,都會更加方便。
科學家還告訴我們:其實我們的地球是實施太空電梯計劃最不合適的天體之一,比地球大的太陽系天體都是氣體星球,自然不可能建造太空電梯,而地球又是巖石行星中最大的,引力也比較強。如果能把太空電梯引用到火星、土衛六、月球等天體(當然要等到我們開發了這些星球之後)上,對於人類來說會有更好的收益。
所以,太空電梯的設想,是齊奧爾科夫斯基的大膽預想,也給後人提供了借鑑。
當然,除了科幻作家之外,也有很多的科學家仔細考慮過這個問題。他們認為,其實這個太空電梯的想法還是可行的,而且也確實有優勢。
因此,在1999年,NASA的馬歇爾中心發表了一篇名為《天體:太空的先進基礎設施》的文章,正式決定考慮研發太空電梯。而俄羅斯方面,也一直在進行著相關的研究。到現在,越來越多的國家開始意識到太空電梯的巨大優勢,開始認真考慮這件事情。
那麼,太空電梯該如何實現呢?咱們下一期再介紹。