自從60多年前太空時(shí)代開(kāi)始以來(lái)，只有一種方法可以往返月球:火箭。但是一對(duì)研究生說(shuō)，我們現(xiàn)在應(yīng)該能夠通過(guò)一種高科技電梯在地球和我們的自然衛(wèi)星之間運(yùn)送人和貨物。
太空電梯的想法并不新鮮;至少自1895年以來(lái)，航天空想家們就一直在談?wù)撍鼈儭５荶ephyr Penoyre和Emily Sandford設(shè)想了一個(gè)系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)不是用來(lái)將人類(lèi)和貨物從地球表面運(yùn)送到地球軌道——這是所謂的經(jīng)典太空電梯概念的目標(biāo)——而是提供往返月球的交通工具。
8月25日在網(wǎng)上發(fā)表的一項(xiàng)研究中研究檔案arXiv的學(xué)生認(rèn)為這是技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上可行的建立這樣一個(gè)“月球太空電梯,”首次公開(kāi)詳細(xì)的杰羅姆·皮爾森在1977年的一次會(huì)議上和尤里Arsutanov在1979年發(fā)表的另一篇論文。
研究報(bào)告的撰寫(xiě)者之一、劍橋大學(xué)天文學(xué)研究生佩諾耶爾說(shuō):“它的便宜程度讓我震驚。”他還說(shuō)，建造這樣一部電梯可能需要10億美元，“這完全是一位特別有動(dòng)力的億萬(wàn)富翁的心血來(lái)潮。”
一根很長(zhǎng)的電纜
Penoyre和Sandford是哥倫比亞大學(xué)天文專(zhuān)業(yè)的研究生，也是這項(xiàng)研究的合著者，他們把他們的月球電梯概念稱(chēng)為Spaceline。它的核心元素是一根纜繩，它將被錨定在月球上，跨度超過(guò)20萬(wàn)英里，直到地球表面以上的一點(diǎn)——也許是距離地球2.7萬(wàn)英里的軌道。(月球太空電梯的纜繩不能固定在地球表面，因?yàn)樵虑蚝偷厍虻南鄬?duì)運(yùn)動(dòng)不允許。)
正如論文中所解釋的，最簡(jiǎn)單的太空電纜可能僅僅比鉛筆的鉛筆芯粗一點(diǎn)，重達(dá)8.8萬(wàn)磅——在下一代NASA或SpaceX火箭的有效載荷能力范圍內(nèi)。它可以由凱夫拉纖維或其他現(xiàn)有材料制成，而不是長(zhǎng)期以來(lái)被視為建造經(jīng)典太空電梯關(guān)鍵的奇異且難以制造的碳基材料。
未來(lái)的太空旅行者將使用宇宙飛船從地球飛到懸掛的纜繩末端，纜繩將被地球引力拉緊，然后轉(zhuǎn)移到太陽(yáng)能機(jī)器人車(chē)上，機(jī)器人將沿著纜繩爬上月球。這次航行可能需要幾天或幾周的時(shí)間。返程將簡(jiǎn)單地逆轉(zhuǎn)這個(gè)過(guò)程。
為什么要花費(fèi)數(shù)億甚至數(shù)十億美元建造月球太空電梯，而不是依賴(lài)于成熟的火箭技術(shù)?Penoyre和Sandford在他們的論文中說(shuō)，前者最終可能更經(jīng)濟(jì)，特別是從月球礦中把原材料帶回地球。
美國(guó)航空航天研究所(American Institute of Aeronautics and Aeronautics tics)發(fā)表的一篇論文估計(jì)，月球太空電梯系統(tǒng)可以在53次飛行中把月球材料運(yùn)送到月球和地球之間的空間站，從而收回成本。
開(kāi)采月球
多年來(lái),專(zhuān)家們一直關(guān)注月球作為一個(gè)潛在的有價(jià)值的原材料來(lái)源從氦- 3,一個(gè)沉重的版本的熟悉的氣體,能找到可能用于聚變反應(yīng)堆,稀土釹和釓,用于生產(chǎn)手機(jī)、醫(yī)療掃描儀和其他高科技設(shè)備。
位于佛羅里達(dá)州棕櫚灣的衛(wèi)星技術(shù)公司space initiative的首席科學(xué)家、物理學(xué)家馬歇爾·尤班克斯說(shuō):“太空電梯就像一條鐵路——除非你預(yù)期有大量的鐵路交通，否則你不會(huì)建造它。”他稱(chēng)用于Spaceline紙上的計(jì)算為“聲音”，但警告說(shuō)，地球軌道衛(wèi)星可能與這條巨大的電纜相撞——將這條電纜保持在地球軌道空間軌道之外，可以緩解這一潛在問(wèn)題。
盡管它們相對(duì)于火箭運(yùn)輸有潛在的優(yōu)勢(shì)，但無(wú)論是月球太空電梯還是經(jīng)典的太空電梯都沒(méi)有得到航天機(jī)構(gòu)或航天制造商的太多關(guān)注。自上世紀(jì)70年代末以來(lái)，美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)偶爾資助對(duì)經(jīng)典太空電梯概念的研究。但到目前為止，SpaceX還沒(méi)有生產(chǎn)太空電梯的公司，盡管中國(guó)和日本的公司分別提出了到2045年和2050年建造經(jīng)典太空電梯的提議。
“令人沮喪的一件事是，月球太空電梯的想法沒(méi)有多少吸引力，但它是一個(gè)可行的想法，在經(jīng)濟(jì)上改變了游戲規(guī)則，”space initiative的首席執(zhí)行官Charles Radley說(shuō)。
電梯的辯論
一些專(zhuān)家表示，經(jīng)典的太空電梯可能比月球太空電梯更有意義，至少在最初階段是這樣，因?yàn)樗兄诖龠M(jìn)探索。例如，一個(gè)經(jīng)典的太空電梯可以用來(lái)在地球軌道上組裝一個(gè)巨大的宇宙飛船，然后從那里發(fā)射。專(zhuān)家們說(shuō)，這可能比從地球發(fā)射航天器要容易，因?yàn)榈厍蛞μ蟆?/div>
但是，經(jīng)典的太空電梯需要更堅(jiān)固的纜繩來(lái)承受施加在纜繩上的更大的力，而且目前還不清楚何時(shí)會(huì)有足夠堅(jiān)固和足夠長(zhǎng)度的材料來(lái)制造合適的纜繩。
“古典空間電梯是一個(gè)非常棘手的問(wèn)題,因?yàn)榈厍虻闹亓?chǎng)是如此之大,你需要這樣強(qiáng)大的材料,我們現(xiàn)在沒(méi)有,”杰羅姆·皮爾森說(shuō),一個(gè)航空工程師、明星,Inc .)、航空公司在愉快的山,南卡羅來(lái)納,太空電梯的幾個(gè)論文的作者。“另一方面，你現(xiàn)在可以用現(xiàn)有的材料建造一個(gè)月球太空電梯。”
考慮到這一問(wèn)題，皮爾森贊同將月球太空電梯作為建造經(jīng)典太空電梯的先驅(qū)的想法。皮爾森說(shuō):“月球太空電梯有很多優(yōu)點(diǎn)。“隨著美國(guó)宇航局重返月球的新計(jì)劃，可能會(huì)有更多的興趣。”
