日本欲研制太空梯总长10万公里(图)

    日本太空梯概念图

    据英国《泰晤士报》报道,从半机械女佣、水动力汽车、狗语翻译器到“火箭靴”,日本科学家在寻求将科幻变成现实的道路上取得了丰硕成果,如今,日本最优秀的科学家正全力以赴,欲将最伟大的科学构想——太空梯——变成现实。

    电缆总长度将达10万公里

    科学家们计划在距离地球赤道地面36000千米的空中发射一颗静止卫星,从卫星上垂下一条纳米材质的电缆。利用这条电缆,再安装升降电梯,制成电梯性质的宇宙船。为了取得平衡,避免静止卫星因电梯太重被拉回地面,在卫星的上面还要架设另外一条电缆。上半部分的电缆悬浮在太空中,以缓解太空电梯承受的地球引力。这样,电缆的总长度将达到10万公里,为地球和月球距离的四分之一。

    提出这一想法的科学家在接受《泰晤士报》采访时说,机厢内可装载一定数量的货物。太空梯可携带人、大型太阳能电池板,甚至是放射性废物。关键是,由于太空不存在地球引力,所以不需要太多的能量——也许是发射航天飞机所需能量的百分之一。

    日本太空梯协会会长大野修一(音译)说:“就像出国旅行一样,将来任何人都可以乘电梯直达太空。”这一构想已经激发了世界各地科学家和包括美宇航局在内的政府结构的浓厚兴趣。太空梯项目的竞争日趋激烈,许多公司为建造太空梯使用的机箱、电缆及数百个实施这一计划所需要的部件展开激烈争夺。太空梯相关科学机构纷纷悬赏,寻求性能最好、运行最快的机箱设计以获得突破。

    预计耗资1万亿日元

    著名科幻大师阿瑟·克拉克(Arthur C Clarke)1979年在其小说《天堂喷泉》首次提出太空梯的概念,这一概念具有伟大科幻作品的一切最佳因素:大胆无畏,极具想象力,将改变我们的生活。与《星舰迷航》和H.G.威尔斯的《时光机器》描绘的虚无飘渺的科学构想不同,太空梯这一科学概念具有理论基础和科学依据,但它存在一系列非常复杂的工程学问题。

    日本科学家认为,其学术和工业基础可以解决这些问题,他们对此越来越自信,甚至给建造太空梯的成本标上了惊人的超低价格——1万亿日元。日本在精密工程和高质量材料生产方面处于全球领先地位,倘若不是这种领先地位,太空梯构想永远不可能成为现实。科学家面临的最大挑战在于电缆的材质。将太空梯从地面延伸至静止卫星必须确保电缆的长度达到平衡力的两倍,只有做到这一点,电缆才能保持其张力。

    太空梯电缆强度为钢筋180倍

    另外,电缆的重量必须超轻,强度超强,可以承受射向地球大气层内外的所有发射体的撞击。据从事太空梯设计的科研小组称,问题的关键取决于碳纳米管,碳纳米管是一种可转化为纤维的微观粒子,其批量生产现在是日本大型纺织企业的焦点。据日本大学精密机械工程学教授、日本太空梯协会主任青木芳雄(音译)介绍,太空梯电缆强度必须是当前最结实的碳纳米管材质纤维强度的4倍,或是钢筋强度的180倍左右。

    剑桥大学的碳纳米管研究已取得突破,过去5年,其开发的碳纳米管强度提高了100倍。另外,机厢在向太空爬升过程中的动力问题同样是一个巨大的挑战。青木教授说:“我们正在考虑采用我国子弹头列车中使用的技术。碳纳米管是一种良好的导电材料,所以,我们考虑在太空梯升降过程中使用第二条电缆以提供电力。”日本将在今年11月举行一次国际性会议,制定建造太空的时间表。