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第4章 最新太空旅行法

有这么一个童话故事:一颗看起来并不怎么起眼的种子,被埋进了泥土里,只一会就长出了嫩绿色的小芽,然后开始迅速地长大,转眼工夫幼苗就长得跟成年大树一样高了。可是,它似乎并没有停下来的意思,反而越长越快,越长越高,终于冲破了云层,到达了天堂……

现在人们要进入宇宙,必须通过航天飞机才能实现,然而要进行一次航天飞行,却是一个非常复杂的过程,如果真能有个直接连接到天上的梯子,那样可容易多了。

这一梦想有望在2030年实现!届时利用先进的纳米碳管技术,人类将轻松“爬”上太空去旅行。

海空之间的太空梯

其实,修建直接通往宇宙的太空梯一直是人类的梦想。人们想像中的太空梯是这样的:“一根长达数万千米的缆绳,一头拴在海洋中的平台上,另一头则连在太空中的一个平衡锤上。缆绳随着地球一起旋转,由旋转所产生的离心力来抵消地球的引力,它便得到一个向外的张力,于是,太空梯就在地球和太空之间竖了起来。机器人升降机将沿着太空梯升降,将卫星、宇航员送入太空。”

目前,美国的一家公司向修建“太空梯”这一伟大目标迈进了一小步:他们已经成功完成了对名为“达摩克利斯之剑”机械爬升器的试验。这是一个可以沿着一条系在高空气球上的长带子,随意爬上爬下的新型机器。此次试验被认为是为将来利用太空梯,在地球与太空之间运送货物所进行的先驱性试验。而且,试验是秘密进行的。

这家公司负责人表示:“试验在华盛顿东部的一个地点进行,之所以不透露试验地点,主要是考虑到安全原因。万一我们那个23磅(约10千克)机器人从绳子上掉下来,我们可不愿意看到有现场观众正好在它下面。”

这次试验使用了一个直径约为4米的气球,一个工作人员在地面上用安全绳将气球固定在空中,气球上还连接着一条用合成玻璃纤维制作的“绳梯”,机械爬升器沿着这条“绳梯”升降。

试验当天,爬升器成功地向天空爬了大约305米,试验相当成功。这次试验让该公司的研究人员充满了信心:还可以升得更高、应该可以利用热气球升到1500千米的高空。不过,他们还需要进行一系列的试验——对通信系统、射程传感器、全球定位系统以及气温和摄像系统等进行评估。

完美的太空梯

太空梯研究小组清楚地认识到,在他们劳动成果被充分证明可以使用之前,他们还有很长的路要走。此次试验仅仅是朝着正确的方向迈出了一步,至少试验显示,硬件设计是正确的。但是,为了保证长长的太空梯牢固可用,还必须对太空梯材料提出更高的要求,幸亏纳米材料技术的出现为达成这一理想提供了一条“捷径”。

——坚固的梯身。为了这个目的,研究人员专门在美国新泽西州建立了一个纳米技术工厂。在这家工厂里,出乎人们意想之外的坚固材料正在一米一米地生产出来,现在最迫切要解决的难题,就是用什么样的方法把这些管子连接起来,要知道,管道连接得越长,对它的稳定性要求也就越高。

——想像不到的动力。太空梯上的那架升降机上上下下是需要动力的,但几乎所有的传统动力对于它都不太合适,要么是能量传送速度太慢:要么是能量在传送过程中消耗太大。在这个问题上科学家们想到了光:光在真空中的传播速度为299792458米/秒,根据爱因斯坦的相对论,没有任何物体运动的速度可以超过光速。这样的话,当升降梯上升到几万米光源充足的高空时,就不会有能量接济不上的情况发生了。

事实上,美国宇航局早在其“百年挑战”计划中,就提出了两项有关太空梯的设想,并且把这种想法设计成了一项科技竞赛:一项是“拴绳挑战”,另一项是“波束能量挑战”。“拴绳挑战”的目的是测试碳纳米管材料的强度和重量,而“波束能量挑战”则是测试以高强度光源为动力的太空梯爬升功能。每年都有不少大学和工业界的参赛队伍报名参加这项赛事的角逐。

目前,科研人员初步估计,未来数年内就可以完成太空梯的原型设计。但是,太空梯的升降梯制作则需要多花20年的时间才能完成。与此同时,“太空梯”也存在不少技术问题需要解决,例如:如何避免低空飞行的飞机撞上爬升器的缆索。有科学家就表示,可以在地球靠近赤道的位置建立浮动基地,以保持飞机的航线始终是500千米的距离。

人类的这一梦想真的会实现吗?期待着这一天的早日到来!

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