太空|坐电梯去火星 数十年后或变成现实


进入电梯 , 按上升按钮就到了太空 , 是不是很拉风?在11月18日至20日召开的2022空间技术和平利用(健康)国际研讨会上 , 国际太空电梯联盟主席、国际宇航科学院院士彼得·斯旺提出 , 未来太空电梯作为永久性物流基础设施 , 可将物资和人员运到太空 , 成为进入太空的新通道 。
【太空|坐电梯去火星 数十年后或变成现实】有了太空电梯 去火星或许只要61天
造太空电梯 , 原理并不复杂 。 长长的缆绳悬在天地之间 , 一端固定在位于地球赤道的海洋上 , 另一端抓住地球同步轨道上的平衡物(如卫星或空间站) 。 沿着缆绳 , 一个机器(太空电梯的轿厢)可以上下移动 。
斯旺介绍:根据目前设计 , 太空电梯轿厢重约20吨 , 攀爬速度约为每小时200公里 。 未来 , 随着缆绳加长、轿厢攀爬速度加快 , 预计8天可到达地球同步轨道 , 14天可到达月球 , 61天可到达火星 。
相比用火箭运输 , 太空电梯更环保、成本更低、重复使用率更高 , 太空电梯也因此被称为‘绿色天路’ 。 斯旺解释 , 太空电梯用太阳能驱动 , 不像发射火箭那样消耗大量化学燃料 。
而且太空电梯产生空间碎片的可能性微乎其微 。 科学家发现 , 截至2020年1月 , 10厘米以上的空间碎片有2.9万个 , 1毫米以上的则超过1.7亿个 , 严重污染空间环境 。
另外 , 利用太空电梯运输 , 每公斤物资运输成本约为500美元 , 比使用火箭更便宜 。 国际宇航科学院秘书长让·米歇尔·康坦表示 。
斯旺认为 , 未来人类建火星村、月球村需要发射大量物资到太空 , 星际旅行也备受期待 , 太空电梯非常具有商业竞争力 。
但火箭发射不会因此被抛弃 。 国际太空电梯联盟副主席丹尼斯·莱特称 , 火箭比太空电梯速度更快 , 能迅速穿越辐射带 , 所以有人提出以太空电梯+火箭的方式运输 , 实现互补 。 如果把太空电梯看作货船 , 那么火箭就是货运飞机 。
设计方案可行但实践仍面临挑战
太空电梯之梦由来已久 。 1895年 , 俄罗斯科学家康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基见到埃菲尔铁塔后提出了太空电梯的设想 。 科幻巨匠阿瑟·克拉克在其小说《天堂之泉》中也描绘了太空电梯 。 但由于技术障碍 , 太空电梯长期停留在概念阶段 。
随着航天技术不断发展 , 建造太空电梯有了更多可能 。 据斯旺和莱特介绍 , 在材料方面 , 碳纳米管和超强石墨烯被认为是建造太空电梯缆绳的理想材料;在设计方面 , 科学家目前已提出8个比较稳健、合理的科学设计方案;在工程方面 , 一些国家的科学家已开展一些小型实验并准备深入验证 。
当然 , 在理论、技术和工程层面还面临诸多挑战 。 如动力学和控制方法 , 新材料研发 , 设备设计和建造等 。 中山大学航空航天学院副教授史格非表示 。
很多细节问题有待科学家和工程师解答:太空电梯轿厢选择何种驱动模式?怎么克服重力影响?缆绳如何承受高能宇宙射线的轰击并有效抗摆动?电梯遭遇太空碎片和陨石冲击怎么办……
莱特说 , 科学家预估2035年左右太空电梯初步投入运行 , 用太空电梯载人则需要进一步验证以确保其安全可行 , 或许到2045年左右实现载人 , 目前还没有确切的时间表 。 面对这项耗时耗力耗钱的大工程 , 斯旺呼吁加强太空电梯的研究与合作 。