太空电梯到底是什么？

1895年，俄罗斯科学家康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基受埃菲尔铁塔的启发，提出了建造一个伸向太空的高塔将人员和物资送上天的想法。这就是太空电梯的最早雏形。

康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基

不过由于承重塔基无法实现，该设想也被判定为不可能。

太空电梯构想

直到64年后，齐奥尔科夫斯基的同胞俄罗斯工程师尤里·阿特苏塔诺夫提出了另一种方案。即在地球静止轨道上设置一颗卫星，从那里向地球垂下一条缆绳，之后将缆绳固定在地球上。电梯就可以顺着它驶向太空。

太空电梯

如今关于太空电梯的各种研究都是基于这个想法进行的。

太空电梯的原理是什么？

其实从太空中伸出绳子的做法为的就是减轻电梯底座的承重。受万有引力的影响，地球上的建筑不可能延伸那么高，地壳会承受不住。但反过来却没问题。

因为这中间有一个地球同步轨道，当物体在该轨道上绕地公转时，其速度与地球自转的速度一致。所以从轨道上任意一点出发，向上是旋转的离心力，向下是地球的引力，两者可以互相平衡。

地球同步轨道

此时只需在同步轨道之上增加一个配重，方便作用力的抵消。位于地球上的太空电梯基座就可以没有重量只起固定作用即可。然后在该绳索上设置出可升降的电梯轿厢，太空电梯就算完成了。

太空电梯示意图

从概念中可以看出，这其中最关键的因素要数缆绳。科学家经过计算，缆绳的抗拉强度需要达到大约100Gpa才能将可承受的总配置运往太空。

太空电梯的缆绳

但现实生活中，钢的抗拉强度约为0.38~1.55Gpa。即使是用高科技合成的具有超高强度的芳纶纤维也不过3.6~3.8Gpa，可想而知这要有多难。

钢丝绳

虽然在2002年的时候，人们研制出的多壁碳纳米管。它的抗拉强度就已经能达到150Gpa。但由于结构缺陷，在它的长度超过20毫米时，其抗拉强度便会下降到1Gpa到2Gpa。至于上万米的碳纳米管目前肯定是无法研制出来的。

碳纳米管

不过基于现成的太空电梯理念以及已有苗头的可使用建材，再过个几十年，说不定人类还真能把太空电梯建造出来。