制造太空电梯直达月球, 未来或许成为现实!

上太空很难，我们都希望有一种简单、负担得起的方式来飞上太空去看看我们的星球。当前，唯一的方法是成为一名宇航员或亿万富翁。但有一个概念有可能成为现实，它也可作为探索宇宙的起点，那就是太空电梯（又称太空升降舱）。

为了理解太空电梯是怎样把我们送入太空的，我们必须首先理解什么是轨道。从根本上说，在轨道上就意味着会落向某物体，但运动速度快到掉不下来。如果你在地球上抛出一个球，它会在空中划出一道弧线，然后落到地面上。在太空中，重力也是让你以此方式运动的，但是如果你横向移动速度足够快，地球的曲率会使你远离下方地面的速度与引力把你拉向地球的速度一样快。所以，为进入地球轨道，火箭升空，然后沿横向快速飞行。

相比之下，太空电梯利用来自地球自转的能量以使运载物加速。想象一个孩子旋转一个绑在一根绳子上的玩具，而有只蚂蚁在孩子的手。随着蚂蚁爬上绳子，它的运动速度越来越快。与火箭相比，用太空电梯发射运载物只需要提供上升的能量即可，高速的横向运动是免费来自地球自转。不过，太空电梯将毫无疑问是有史以来人类建造的最大最昂贵的单个结构。

那么，这值得吗？所有这一切都归结到成本。火箭燃烧大量的火箭燃料，只能将少量的货物送入太空。按照目前的价格，将一公斤有效载荷送入太空的成本约为两万美元，将人类送入太空则平均需要130万美元，而把你的汽车送入太空则需4000万美元，对于国际空间站而言更是需要数十亿美元。这种巨大的成本是载人航天的主要局限性之一。即使技术不断地进步，这种花费短期内不可能比得上机票的价格。太空电梯将能解决这个问题。在建成后，太空电梯预计将降低成本百倍至每公斤200美元。如果一个便宜的太空电梯造价是200亿美元，在运送仅100万吨货物之后即可回本，这是接近于两个国际空间站的重量。

一部太空电梯有四个主要组件：缆绳、锚、平衡物和升降舱。太空电梯的升降机部分是由缆绳和升降舱组成。它从地球表面延伸至外太空，升降舱就像一个传统的电梯轿厢，它就是能沿着缆绳上下移动的舱室。锚则是位于底部，它用于别住缆绳，这里就是升降舱的港口。最上面是平衡物，它能张起缆绳，缆绳被紧紧地系住，并从上方平衡物的张力获得支撑。它位于地球表面3.6万公里以上（即地球同步轨道），平衡物可能是一个太空站，这里是所有太空任务的发射点。

但现实中我们可以建造出太空电梯吗？这很难说，最大的挑战是缆绳，它需要很轻、成本低以及要比我们现在可以生产的任何材料更稳定。诸如石墨烯和金刚石纳米线等理想材料也是达不到那么高的强度。除了需要极高的强度，缆绳还必须承受大气腐蚀、辐射以及微陨石和碎物的撞击。

此外，升降舱需要连续爬升几天。我们如何给升降舱供能呢？爬升需要很大的能量，升降舱需要核反应堆吗？或者是用地面上的超级激光提供能量？还有我们上哪去弄3.6万公里长的缆绳原材料呢？我们是要在地球上制作好，再把它发射送入太空？还是我们在太空上制作好，然后放下来到地球上的呢？去小行星采矿可能是解决方法吗？简单地说，仍有一些重大技术障碍需要克服。

太空电梯并不是没有风险的。如果缆绳断裂，那将是毁灭性的崩塌。如果断裂处靠近锚，平衡物施加的张力将导致整个电梯上升进入太空。如果断裂处靠近平衡物，缆绳会掉下来，它会缠绕全球，并且在末端处遭受抽打。由此在轨道上产生的碎片可能会给未来的航天带来严重的问题。如果我们在地球上建造了一部太空电梯，我们一开始就要解决这些问题。

由于这些原因，一些专家提出了先在月球上建造太空电梯，月球的引力比地球的要弱得多，所以轻而强度高又存在的材料如凯夫拉就能作为缆绳。

即使有这些挑战，但拥有一部能运行的太空电梯，其回报将是巨大的，这可能成为人类真正迈向太空文明的第一步。也许我们永远也建不成太空电梯，但在尝试的过程中，我们可以学到很多。当谈及探索宇宙，迈向一个光辉未来的梦想永不嫌多。