搭上電梯，就能穿梭在蔚藍(lán)的地球與深邃的太空中……這聽起來似乎是科幻小說的情節(jié)。但隨著科學(xué)的進(jìn)步，“太空電梯”也許會(huì)成為現(xiàn)實(shí)。14日，日本成功實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人從“電梯”空中跳傘降落至地面，模擬了機(jī)器人未來在其他行星著陸的場面。

實(shí)驗(yàn)

讓機(jī)器人通過電梯 跳傘模擬降落火星

14日，日本太空電梯協(xié)會(huì)在福島縣一個(gè)試驗(yàn)場進(jìn)行了太空電梯試驗(yàn)并在社交網(wǎng)站上介紹了全過程。一個(gè)白色巨大氣球垂著線纜飄在高空，升降機(jī)搭載機(jī)器人在強(qiáng)風(fēng)中沿線纜高速升至距地面數(shù)十米處。隨后，機(jī)器人從升降機(jī)中跳下并在空中打開降落傘著陸。日本太空電梯協(xié)會(huì)目標(biāo)是到2050年建設(shè)高度可達(dá)10萬千米的太空電梯，進(jìn)行太空貨物輸送、太空采礦等。日本太空電梯協(xié)會(huì)會(huì)長大野修一認(rèn)為太空電梯將是人類探索太空資源的必要工具。即使升降機(jī)真的能到達(dá)太空，但如果要降落在月球或其他行星上比如火星，還要解決許多技術(shù)性問題。通過此次實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)試圖尋求使用降落傘和逆向噴射等安全著陸的方法。

解讀

有了它，太空之旅只要7天

2007年，日本率先設(shè)立由專家組成的“太空電梯協(xié)會(huì)”，并對(duì)此展開研究。太空電梯可在赤道附近以時(shí)速200公里的速度上升，直到抵達(dá)36000公里外所建造的居住和研究設(shè)施內(nèi)。這些設(shè)施以太陽能發(fā)電來獲取能源。

而根據(jù)日本科學(xué)家的計(jì)劃，這座大型的太空電梯從地面出發(fā)一直延伸到96000公里外的太空，這是什么概念呢，這個(gè)拉伸距離約為地球和月球距離的1/4。

2009年，日本教授青木試制了一臺(tái)名為“登山者”的電梯。2013年，他在富士山山麓做了實(shí)驗(yàn)，使“登山者”升到了地上1200米的高度。但由于日本法律的限制，不可能進(jìn)行更高海拔高度的測試，現(xiàn)在已經(jīng)轉(zhuǎn)移到美國內(nèi)華達(dá)州黑巖沙漠，以進(jìn)行更高高度的太空電梯研究。

2011年，大型建筑公司大林組打造研究“太空電梯”的團(tuán)隊(duì)，青木教授擔(dān)任工程主管。青木教授計(jì)劃在2019年實(shí)現(xiàn)1萬米高度的升降測試，到2020年將實(shí)現(xiàn)2萬米高度的升降測試，預(yù)計(jì)2050年完成這個(gè)項(xiàng)目。

眾所周知，我們現(xiàn)在要進(jìn)入外太空只能依靠火箭運(yùn)輸，然而火箭運(yùn)輸貨物的成本平均1千克約為1萬美金。

日本的太空電梯計(jì)劃預(yù)計(jì)約耗資100億美元，這可能是全球最昂貴的建筑項(xiàng)目了，但還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于航天飛機(jī)和國際空間站計(jì)劃投資的，在運(yùn)輸成本上也要便宜很多，平均運(yùn)送1公斤貨物航天飛機(jī)約花費(fèi)2.2萬美元，而 “太空電梯”僅花費(fèi)200美元。

如果建造成功后，磁力線性電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)動(dòng)車將人員和貨物運(yùn)送到新建的空間站，該電梯一次可攜帶30人左右，時(shí)速200公里，到達(dá)太空的旅程需要7天左右的時(shí)間。一旦太空電梯成為現(xiàn)實(shí)，普通人進(jìn)入太空旅行將成為可能。

難題

哪里去找這么強(qiáng)的電纜？

不過，工程面臨著堆積如山的難題。例如，纜繩需要用新型材料比鐵輕的強(qiáng)力“碳納米”（CNT）制作，但以研究團(tuán)隊(duì)目前的技術(shù)，根本做不出足夠長的纜繩。要制造長約9.6萬公里的電纜，需要使用CNT結(jié)晶，但目前的技術(shù)只能將CNT制成最薄的3厘米。要制造如此長的電纜，需要2至3個(gè)研發(fā)團(tuán)隊(duì)。

與火箭發(fā)射飛船需要擺脫地球引力的速度不同，由于“太空電梯”的中轉(zhuǎn)站和電纜與同步衛(wèi)星一樣繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)，因此只要將飛船運(yùn)送至中轉(zhuǎn)站放出，飛船就可以像被投出去的鏈球一樣獲得擺脫地球引力的速度。

據(jù)了解，碳納米管是太空電梯工程師最大的希望，但是該希望非常渺茫。2006年一項(xiàng)研究提供了一種設(shè)計(jì)模型，該模型預(yù)測在大約10萬公里長的碳納米管長度，將不可避免地存在缺陷，導(dǎo)致線纜整體強(qiáng)度降低大約70%。在最新研究報(bào)告中，美國科學(xué)家波佩斯庫提出了一種獨(dú)特的解決方案，雖然碳納米管從理論上講是太空電梯線纜的理想選擇，但事實(shí)上當(dāng)前很難制造長度超過幾厘米的碳納米管。他們強(qiáng)調(diào)稱，一些復(fù)合材料可以將碳納米管和其它材料結(jié)合在一起，這樣強(qiáng)度會(huì)減弱一些，但是我們正在快速接近滿足具有自修復(fù)機(jī)制超級(jí)建筑的材料強(qiáng)度范圍。

研究人員指出，“自動(dòng)修復(fù)機(jī)制”可以確保高應(yīng)力等級(jí)下的可靠性，同時(shí)允許建筑結(jié)構(gòu)使用硬度較低的材料，使實(shí)際可行性更近一步。

波佩斯庫提出太空電梯的主要原理至少在某種程度上接近于肌腱和脊椎的自我修復(fù)能力，它明顯不同于鋼鐵的強(qiáng)度特征。研究人員認(rèn)為，將這種自我修復(fù)功能添加在太空電梯設(shè)計(jì)中，意味著不再需要未來科技材料滿足人們的想像空間。他們說：“我們認(rèn)為一種超級(jí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅能允許組件出現(xiàn)故障，還可以通過自我修復(fù)機(jī)制取代損壞組件。這將使結(jié)構(gòu)在不損壞其完整性的情況下，能夠在較高負(fù)載下運(yùn)行，同時(shí)，這將使巨型建筑結(jié)構(gòu)基于現(xiàn)有材料建造成為現(xiàn)實(shí)�！保▉碓矗簱P(yáng)子晚報(bào)）