“太空电梯”,就是坐着电梯直接上天

很久很久以前,人类就一直盯着头顶的星空看,想着怎么能更便宜、更轻松地飞上去。有个脑洞很大的主意叫“太空电梯”,就是坐着电梯直接上天。这个想法不是随便想出来的,原理很清楚:弄一根特别长的绳子,一头绑在地上,一头拖到离地面大概3.6万公里的地方去。靠地球自己转产生的劲儿把绳子拉紧,大家就能顺着这根绳爬上爬下。不过,这事儿要是做成了可不容易,那根绳子得能扛得住几十万公里长的自个儿重量,还得能抗住高速旋转产生的离心力。普通的钢材根本不行。1895年俄国科学家康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基最早想过这个点子,可这么多年一直没搞成,因为找不到合适的绳子材料。转折点出现在1991年,科学家发现了碳纳米管。这种由碳原子组成的细细的管子虽然只有几纳米宽,却硬得吓人,强度是好钢的几百倍,还很轻。这下可好了,大家觉得碳纳米管就是造太空电梯的救命稻草。 但要把这材料变成能用的绳子可难了。魏飞教授带着清华化学工程系的团队在2013年把这事儿往前推进了一步,他们长出了一根半米多长的超长碳纳米管。光有这么一根还不行,还得把上亿根管子排成队伍组成粗粗的纤维。2018年清华化工系和航天航空学院联手又有了新成果,他们做出了厘米级别的长管束,拉力超强。 光是拉力够还不行,绳子用久了会疲劳折断。2020年清华团队又有了重大突破:直接测了单根管子能承受多少次拉伸还不断。结果让人惊喜:它能撑过10亿次的循环拉伸,并且拉完还能恢复原样。 虽说材料方面有了很大进步,但要真把太空电梯建起来还早着呢。现在的实验室里最长的管子离工程需要的数万公里还差十万八千里;想要大规模、便宜地造这么长的纤维还不行;绳子还要穿过大气层碰到风雨雷电;在太空里还得抗宇宙射线、原子氧还有陨石砸。除了材料本身的问题,整个系统还有很多复杂的工程难题要解决:建个锚地基地得能抗住巨大拉力;升降器得有动力导航系统;整个系统得保证安全运行和维护。 这需要很多学科一起配合努力。从齐奥尔科夫斯基的空想变成现实可能还得很多年时间。但中国科学家在这方面的探索给未来提供了很多思路和办法。科学的路从来都不平坦但充满希望。只要大家一直努力挑战极限、攻克难关,总有一天通往星星的“天梯”会变成现实。