学校校本培训计划:人类在15年内能造出太空电梯的可能有多大,请各位来分析一下?

最主要的是资金问题,但这个问题不是特别严重,应该可以实现!

取代火箭

　　这种垂直升降装置最终将取代不太安全的火箭，从而开创人类征服太空的新纪元。到那时，人类可以利用“电梯”来发射人造卫星和宇宙探测器，运送太空站设备，也可以乘坐“电梯”直上云霄，遨游天际……

　　原理简单

　　早在1960年，苏联工程师尤里·阿尔楚塔诺夫在自己的学术文章里提出过建造“电梯”的设想。后来，美国的工程技术人员和科幻小说作家对这一设想产生了浓厚的兴趣。例如著名科幻作家克拉克在他的《天堂的流泉》一书中将“电梯”变为现实。表面上看起来一切都很简单。“电梯”的主要部件是缆索，一头固定在地球表面，另一头伸向太空。它的长度肯定超出你的想像————10万公里，约相当于地球到月亮距离的1／4。缆索在两股方向相反的强力————地球引力和离心力————的作用下绷得紧紧的，就像琴弦一样。而且它与地面保持绝对垂直状态，直指地心。其原理就如同小孩子将绳子一头绑上个铁疙瘩原地挥转一样。我们知道，物体离地球越近，引力就越明显；反之，离地面越远，离心力就越强。在缆索的重心位于距地表3·6万公里的高度时，它所承受的引力和离心力就会达到平衡，缆索便会矗立空中而不倒。这个高度也就是地球同步轨道的高度。

　　这便是“电梯”的基本原理。原理很简单，但有一个难题：缆索采用什么材料？用钢索行不通，因为它太重。仅仅将50公里长的钢索悬挂空中，其自身的重量就足以将它抻断。如果改用质量轻且更牢固的合成纤维，其所能承受的长度可达到数百公里，这个长度可达到近地轨道。然而对于太空升降梯来说，数百公里甚至数千公里也是远远不够的。设计人员想尽办法也无济于事。“电梯”计划也就此搁浅。

　　新材料

　　90年代初，新材料领域的研究取得了出人意料的重大突破。日本科学家饭岛澄男于1991年发现了一种新材料————碳纳米管。这是一种细管状的碳化物，其直径只有百万分之一毫米。这种材料极为坚固，用它织结起来的直径一毫米的细丝足可承受20吨的重量！

　　新材料的发现为建造“电梯”清除了障碍，使这一科研项目最终从科幻小说进入了实验室。美国已经对此进行了多年的研究。在第一阶段，科学家们面临的任务是：对该计划进行理论论证，确定设计方案、工程造价和工期。美国航天局专门为此向Highlift　Systems公司拨款。目前第一阶段的工作已经圆满结束。

　　该公司创建人之一、著名物理学家布莱德利·爱德华博士坚信这一项目会获得成功。他说：“只要资金充足，我们2年后就可以实施这一项目。我们不应拖延：谁抢得先机，谁就能在新的世纪控制太空。”

　　节约资金

　　太空“电梯”到底有什么诱人之处呢？首先，它能节约大量资金。现将1公斤有效载荷送上近地轨道需要花费1万美元，送上地球同步轨道则需要4万美元，而用“电梯”将1公斤货物送上太空只需100美元。随着更多“电梯”的建成，平均运输成本甚至可降至10美元。这样的话，“电梯”每年的经济效益将达几十亿甚至几百亿美元。此外，采用“电梯”也会使发射地的生态环境受到保护，安全系数也更高。

　　运输成本的大大降低将为人类开发太空开辟惊人的前景。人们可以在太空中建立更多的科研基地，建造生产特殊药物和新材料的工厂，建立太阳能发电站，开办旅馆……在月球上也可以建造同样的“电梯”，便于人类随时往返。到那时，太空旅游将真正开始蓬勃发展。

　　当然，这些只是遥远的理想。一切都将取决于第一架“电梯”能否成功建成。我通过因特网同爱德华博士取得了联系，询问了有关这一项目的一些细节。

　　“一些文章中说，要想建成‘电梯’，必须在地面上建造高达5万米的塔楼，然而修建高度达到平流层的建筑显然是不大可能的。爱德华博士，您会选择另外的途径吗？”

　　当然。我们的方案中根本没有什么塔楼。“电梯”的地面站将位于海上，就像海上石油钻井平台那样。它可以建在赤道附近，即风浪最小的地方。“电梯”所用的不是普通缆绳，而是用碳纳米管制成的宽“布条”，这种带状缆索既轻又坚固。然而它也是有重量的。根据你们的设想，缆带长度为10万公里，宽度为1米，厚度为2微米，总重量仅为800吨。

　　如何‘铺’到太空站

　　如何将其“铺”到太空站甚至更高的地方呢？先由火箭将40吨缆带送上太空站。从太空站向地面铺设一条小型缆带（宽5—11·5厘米，厚1微米）。它的载重量约为495公斤。随后铺设太空站以上的部分。最后再借助专门的小型升降舱沿着已经铺好的小型“电梯”，逐步将缆带加宽加厚。

　　升降舱如何才能固定在缆带上呢？升降舱装有两套履带装置，从两侧紧扣缆带，就像汉堡包一样。升降舱可以上下滑动，也可借助磨擦力牢牢固定在缆带上。

　　激光为能源

　　爱德华博士还解释道，“电梯”升降舱运行的能量来源于地面发射的激光。激光发出的光能转变为电能，驱动升降舱的发动机。升降舱的运行速度为每小时200公里。

　　在正式建造“电梯”之前，当然还要做许多复杂的试验。用碳纳米管制成的纤维要经过各种技术测试，技术人员将检验它在原子氧、高低气压、辐射等各种因素作用下的性能。升降舱和光学设备也要通过一系列测试。此外，太空站上也将进行许多相关试验。

　　时间表

　　科学家们对这一切都制定了相关的时间表。在资金有保证的情况下，一切基本工艺流程将于2年后攻克。工艺技术的测试与完善需要3年时间。下一个阶段便是工程建设，建造初级“电梯”（即铺设窄缆带）约需6年，缆带加宽还需2年半。这样，第一个载重量为5吨的“电梯”将于2017年铺设完成。

　　代价高昂

　　然而也有不少专家没这么乐观。首先，资金问题尚未落实。铺设第一架“电梯”就需要70亿—100亿美元，而完成整个“电梯”计划约需400亿美元。目前还没有哪个机构或财团愿意投入这么大一笔资金。其二，许多技术难题尚未攻克。如“电梯”如何避免陨星的撞击。再比如，怎样应对狂风的冲击？1米宽的缆带如同一面巨帆，而指望海上不刮大风是不可能的。不过，即使是持悲观论调的科学家也不得不承认，在宇航领域运用缆索运输方式具有光明的前景。目前争论的只是时间问题。美国航天局专家罗伯特·卡扎诺夫认为，第一架太空“电梯”至少要到50年后才可能出现。他同时坚信，缆索运输方式最终将彻底取代火箭运输方式。

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除非基础的材料学有飞跃的发展.

可能。

关键是钱的问题，技术上是没有问题的。

材料应该是个问题，电梯底部到顶部距地心的距离相差很大，物体本身对地球的自转周期也就不同，要让电梯作为一个整体且与地面相对位置固定，电梯底部自然要对上部提供横向的力．