太空電梯改變人類生活方式

2020-07-27 黃金視野

開篇語：2020年5月31日凌晨3:22分，搭載著兩名太空人的SpaceX載人龍飛船，從美國佛羅裡達州甘迺迪航天中心39A發射臺成功發射，並成功在海上回收一級火箭。埃隆·馬斯克就是這家公司SpaceX的創始人，他一直有著一顆衝出地球冒險的心，火箭助推器回收計劃就是降低成本，激發人類積極探索宇宙的第一步。不過相比助推器回收，曾經有人提出過「太空電梯」的概念，這或許成本來的更為低廉。

太空電梯改變人類生活方式

埃隆·馬斯克

設想提出者--康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基

太空電梯，最早提出這個設想的是人類宇宙航行之父的俄國航空航天航空學家康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基，這是他在1895年參觀法國艾菲爾鐵塔工地時想出來的。

康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基從小生活在俄國，沒有接受過系統的教育，所有的知識來源都是靠自身自學所得。他本人非常推崇向太空殖民，並且認為「地球是人類的搖籃，但是人類不能一直生活在搖籃裡」，同時也認為人類的科技水平會得到大力發展，最終能夠操控一切，包括時間在內。

由於康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基提出太空電梯的時候並沒有火箭等技術，所以他的這一切都停留在設想裡，直到1960年，俄國的一位工程師尤裡·阿爾楚塔諾夫將他的設想具現化了。

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康斯坦丁·齊奧科夫斯基

方案設計者--尤裡·阿爾楚塔諾夫

尤裡·尼古拉耶維奇·阿爾楚塔諾夫俄羅斯工程師，太空電梯思想先驅者之一，生於列寧格勒，畢業於列寧格勒理工學院。他提出空間電梯應該自上而下修建，而不是自地球向上修建，先把太空飛船送入軌道，然後將纜繩向下延伸，固定到地球上。

在距離地球3.6萬公裡處建立一個空間站，專門用於接收太空電梯，而3.6萬公裡是地球的靜止軌道，在地球自轉的作用下，太空電梯用的纜繩才能繃緊拉直，屆時這個空間站就相當於一個地球同步衛星的角色。同時為了平衡整個結構，需要向靜止軌道的另一端伸出繩子，保證整個結構的重心不會偏離地球的靜止軌道。

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太空電梯方案設計概念

當代太空探索先驅SpaceX創始人--埃隆·馬斯克

如果說誰是這個世界最具冒險精神的人，那恐怕埃隆·馬斯克會高票當選。他出身於南非，母親是一個模特，父親是一位電氣工程師，外祖父是加拿大的一位探險家，可以說埃隆·馬斯克聚集了他們身上的所有優點，充滿自信，才華橫溢且富有冒險的勇氣。在回到加拿大之後，他就開始各種學習，在1995年退學創辦了Zip2公司，之後又創辦了X.com網絡銀行公司，藉助網際網路，馬斯克經營的相當不錯。

太空電梯改變人類生活方式

埃隆·馬斯克

隨後為了做自己想做的事，就成立了SpaceX公司，一家致力於太空探索的公司，同時也為平民提供太空旅行，最終是將人類移居火星。

當今NASA每一次向太空運輸物資都要耗費數十億美元，而且這還只是預估，所以，馬斯克的可回收火箭技術才有市場，如果真的研發可行的話，接下來每一次發射成本大概在200萬美元，幾乎是當今的1/100。對於馬斯克為什麼會選擇可回收火箭助推器的研發，而沒有選擇太空電梯，據說是因為建造電梯的材料根本沒有著落。

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SpaceX星際飛船原型Mk1

大林組--日本建築公司

在太空電梯這樣一個計劃中，最大困難之處就在於纜繩的材料，一方面因為地球的引力的作用，在接近靜止軌道處，纜繩必須承受下部的重量；而在靜止軌道之外，纜繩又必須變得相當輕，不然由於離心力的作用，導致纜繩被拉斷。所以，材料的輕質與抗拉性能是最主要的考量標準。

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日本大林組的太空電梯設想圖

1991年，日本筑波NEC研究室物理學家飯島澄男發現了納米碳纖維管，雖然稱之為發現，但這碳纖維管及不符合自然形成規律，被稱之為「超自然材料」。主要是因為其碳原子的排列方式並不是呈現金字塔形，而是沿著納米管的管壁排列，形成輕盈而又極其牢固的纖維，是一種一維材料。

日本建築業巨頭大林組對這個太空電梯計劃相當感興趣，並在其網站首頁嵌入了太空電梯的建造計劃，希望在2050年實現太空電梯的建造。2015～2017年期間，大林組對碳納米纖維管在太空中的暴露損傷進行了實驗，並同時公布實驗結果，表示未來的主要任務是研製碳納米管防腐蝕塗料。

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大林組暴露損傷試驗件

結束語：人類自古就有冒險精神，從走出叢林到開闢新大陸，至今的所有人類活動都是基於對未知的好奇。自1969年人類登月之後就再無踏上月球的計劃，成本是原因之一，技術革新是另一個，如果太空電梯成功實現，那麼在移居其他星球時，人類可以利用同樣的技術，達到減少太空艙因為著陸帶來的風險，這樣一個高效的方式將會開啟人類新的太空時代，就會像十八世紀六十年代英國的工業革命，這會是一次標誌性事件。

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未來太空電梯構想圖

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  • 太空電梯,不止是擁有不可估量的商業價值
    但是，我必須提醒你們，太空電梯這項工程絕不僅僅只是像美國的登月工程那樣是一次科技實力的展示，他會給人類社會帶來的巨變很有可能是遠超你的想像的。如果太空電梯真的實現了，那就意味著我們能以大約每千克不到 500 美元，甚至更低的成本往太空中輸送貨物，人類與太空的關係將被永遠地改變。
  • 日本測試「太空電梯」,百年「天梯」夢要實現了?| 新京報專欄
    太空電梯給航天活動帶來的收益是充滿了誘惑的，人類將來從地球靜止軌道起飛進入深空，或將帶來未來航天模式的改變。作為一種低成本進入太空的方式，美國、日本、俄羅斯等各國的科學家都對太空電梯充滿了興趣，日本是最積極的國家之一，10年前就組建了「日本太空電梯協會」。
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    隨著人類的冒險之旅逐漸延伸到太空中，就有了把我們所需的物資送入太空的挑戰。
  • 太空電梯將在未來取代馬路高樓
    那麼太空電梯是什麼呢？太空電梯（spaceelevator）是利用實體空間站，作為導航、指示、應急控制和安全保障載具，製造的供公眾使用的高技術應用裝置。利用這種裝置，可在人們相對少的時間內由機艙送入太空，完成一次上升和下降的動作。太空電梯不僅在航天領域，在建築領域同樣也有著很大的發展前景。
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    何為太空電梯？電梯是現代社會中一種非常普遍和快捷的工具。在高層城市，攀登67層幾乎是讓人心中崩潰。早在十九世紀底，科學家就提出了建造太空電梯的想法。把人類從地球上送到太空站在理論上是可行的，但對他們來說太多了。空空電梯的建設是個大問題。
  • 最驚人的太空計劃，未來上太空不用火箭，日本即將建造太空電梯
    康斯坦丁說，地球是人類的搖籃，但人類不能永遠呆在搖籃裡，美國科普作家凱莉魏納史密斯和扎克魏納史密斯合著的《迷人的技術》中，就提出了很多關於太空的未來計劃，比如在上面建造一臺電梯以方便人們往來，隨著新材料的發展，人類發明出了碳納米管，這種材料的強度是鋼鐵的100倍，而且十分輕便，這又將人們對