天梯！揭開美國天梯太空計畫的神秘面紗

中國媒體對美國「Space Elevator」(即「天梯」，也曾直譯為「太空電梯」)的關注始於去年夏天。現在，通過CNN、NBC、BBC和一系列西方主流科技報刊的披露，這個前所未有的太空計畫逐漸褪去了神秘的光環。然而中國人對該計畫背後的運行模式知之甚少。「天梯」項目的科學家從來沒有故弄玄虛，恰恰相反，令他們殫精竭慮的是讓全世界公眾都與「天梯」零距離接觸。公眾認知度，是「天梯」計畫的一項指標和任務。

「天梯」項目得到了美國國家航空航天局「先進理念研究所」(NASA Institute for Advanced Concepts)的許可和支持，由至少20多個研究機構參與，其領銜科學家是美國物理學家布拉德利 C 愛德華茲博士。

建造「天梯」的前提是，運用人類現有的成熟技術和近期有望獲得突破的新技術，確保其可行性。研發報告認為，建造「天梯」可能涉及的技術門類目前都已基本成熟，只有一項例外，那就是承載負荷必需的高強度材料 碳納米管纖維。

「天梯」研發報告曾經指出，過去人們的估計過於悲觀：「天梯」的建成至少需要300年時間；其實少則15年，多則50年後，「天梯」便可投入實際應用。但條件是，其間的研發費用必須按計畫籌得 大約100億美元。

對於愛德華茲來說，「天梯」雖然擺脫了科幻色彩，但籌款卻是最現實不過的難題。為此，去年他接受了西弗吉尼亞「科學研究所」(Institute for Scientific Research)的要職。當時他認為這有利於「天梯」計畫獲得技術和資金上的支持，在政界也頗能開展一些有力的遊說活動。然而時隔一年，愛德華茲出人意料地辭職了……

他清醒地認識到，由於「天梯」的出現將直接威脅以常規方法發射衛星的公司的利益，美國政界必將出現反對者，遊說國會通過抵制「天梯」的法案，甚至國際社會也有不同意見。所以，他極力主張通過不斷組織展覽和研討會的方式獲得公眾認同，設法讓聯邦機構、私人投資者和國會都能為「天梯」注入資金。

愛德華茲不想讓「天梯」成為「巴比倫塔」：要尋找現實的商業模式，用私人投資和利潤的力量推動宏大設想。

在「天梯」的合作名錄上，可以看到3M公司、洛克西德 馬丁公司、碳納米技術公司、哈佛大學、普林斯頓大學、洛斯阿拉莫斯國家實驗室、托馬斯 傑斐遜國家實驗室、NASA和歐洲航天局等著名機構。然而，僅靠這些合作意願還不夠，資金問題依然困擾著愛德華茲。為了整個計畫，研究團隊必須獲得美國聯邦財政的長期支持，但這樣做成功的可能性有多大呢？

愛德華茲早年的合作者邁克爾 萊恩，雖與老夥伴分道揚鑣，但對「天梯」計畫而言是殊途同歸：他在西雅圖建立起風險公司LiftPort Group，將偌大的「天梯」計畫細細分拆，形成機器人開發、碳納米管製造、金融服務、媒體宣傳等不同部門，各自設法進行商業運作。本月，該公司推出的攀登機器人「Squeak」不僅贏得了西雅圖年度「最創新機器人」稱號，而且在高空電子偵測領域找到了商家支持。更重要的是，「Squeak」是未來「天梯」攀登器的雛形之一。

對於萊恩首先找到商業生存的空間，美國全國廣播公司的評價是：「天梯始於地面的第一層」。

【主題1】「天梯」的完全攻略

「天梯」的核心內容是建立一條從地球表面向太空延伸、長達10萬公里的索道。索道近地端將固定在位於太平洋中央的平台上，另一端將聯結著一個沿空間軌道運行的平臺。索道在引力作用下保持緊崩，攀登器就可以沿著索道上下運行。在索道大約1/3，也就是距離地球3.6萬公里處，物體的軌道週期約為一年。「天梯」重心必須保持在這一高度，才能使索道保持垂直。

建造「天梯」的第一步，是將攜帶著捲好索道的衛星發射上太空，讓索道的一端藉助重物墜回地面，而另一端則伸向太空。而後攀登器便可以順著索道，從地面攜帶衛星、太空探測器甚至旅客，向上爬入太空。

材料科學在碳納米管方面的發展，極大提高了建造索道的可能性。理論上，1米寬、如紙薄的納米管織物便足以負載「天梯」了。(本報資料)

【主題2】「天梯」的效果圖

「乘船駛過一片熱帶海域，你到達了太平洋中部一座巨大的漂浮平臺。在這塊被錨定在洋底的人造土地上，波瀾不驚的海面和寶石藍色的天空盡收眼底。然而你知道，自己並不是來海上觀光的，因為你即將從這座平臺出發，開始為期一週的太空之旅。

「你在這裡登上『天梯』的坐艙，僅僅感到幾分鐘超重帶來的不適，就將大氣層拋在身後。此後重力越來越小，蔚藍色的大地逐漸在你眼中變成球體，而天空卻深邃起來，直到化為浩瀚的星空。

「此時你不免有些緊張，因為有人告訴你，這次旅途就像一場高空雜技：旅客的性命完全懸在一根細細的絲帶上，它從海上平臺的起點到外層空間的終點，延展了足足10萬公里……」

《通向星星的絲帶》，美國《科學新聞》網站

【主題3】「天梯」四大風險

1.製造碳納米管雖有實質進展，但尚無法將碳納米管聚合成纖維或帶狀，目前各國科學界在這方面的研究興趣也不強；

2.必須防止雷擊，否則「天梯」將被斬斷。這就需要建造一個浮動在海上的地球站，最好的假設地點是中美洲厄瓜多離岸的一個地球上雷電最少的海域，即使零星雷電發生也可以移動躲避。這個理論上的方案目前很難實現；

3.隕石和人造太空垃圾的撞擊可能對「天梯」造成致命損壞，這就必須製造出更寬、更抗撞擊的轉送帶，對碳納米管合成材料的技術要求更高；

4.從地面到太空10萬公里的距離，能繞地球2.5圈，「天梯」巨量的維護和保養問題令工程師頭疼。

【主題4】「天梯」的理論進化

★1895年，俄羅斯科學家康斯坦丁 齊奧爾科夫斯基受巴黎埃菲爾鐵塔竣工的激勵，提出「天空之城」設想：該城堡通過紡錘型鋼纜與地面連接，並與地球同步運轉。

★1960年，蘇聯工程師尤里 阿圖塔諾夫在《真理報》上撰文，第一次以現代科學觀念描述了「天梯」的設計思路：從地球同步衛星上將某種纜繩垂放到地面。

★1966年，美國海洋學家約翰 D 艾薩克斯在《科學》雜誌上撰文，簡單描述了可能從地球同步衛星釋放到地面的「超薄超細的金屬線」。

★1978年，名為《天堂泉》(Fountains of Paradise)的科幻小說面世。該書向公眾形象地描述了作者阿瑟 C 克拉克心中的「天梯」。他的靈感來自美國空軍實驗室傑羅姆 皮爾森當時的一片學術論文，也正是由於這篇論文，美國工程師開始關注「天梯」的設想。

★1991年，碳納米管問世。這為建造「天梯」不可迴避的材料問題帶來曙光，工程師們從此開始依靠納米技術研發更大規模的超強材料。

★2001年，愛德華茲博士領導的「天梯」項目在NASA的支持下啟動。

★2004年春，有媒體稱歐洲太空署委託俄羅斯薩馬拉太空大學建造「天梯」取得進展，年底就可用光子衛星做首次試驗。但該消息出現在愚人節前後。

美國《新聞週刊》