劍橋、哥大研究生欲造32萬(wàn)公里登月電梯 只需10億美元

由于登月飛船的發(fā)射要靠成本高昂的火箭，登月一直是一件極度燒錢(qián)的事。現(xiàn)在，哈佛和哥倫比亞大學(xué)的幾位研究生好好算了一下，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，“太空電梯”在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上都是劃算的，這部新型電梯實(shí)際上就是一條長(zhǎng)達(dá) 32 萬(wàn)公里的電纜！

自 60 多年前的太空黎明到來(lái)之后，人類(lèi)目前只有一種方法可以登上月球：火箭。但是現(xiàn)在，兩位研究生表示，我們現(xiàn)在應(yīng)該能夠通過(guò)一種高科技電梯，在地球和月球之間運(yùn)送人類(lèi)和貨物。

太空電梯的想法并不新鮮。自 1895 以來(lái)，航天夢(mèng)想家一直在談?wù)撨@個(gè)話(huà)題，人們提出了所謂的“經(jīng)典太空電梯”的概念性目標(biāo)，可以作為人們往返月球的交通工具。但由于高昂的成本和技術(shù)上的限制，“太空電梯”的概念始終只存在于想象和文學(xué)作品中。

在今年 8 月 25 日 arXiv 上發(fā)表的一項(xiàng)研究中，兩位論文作者聲稱(chēng)，“太空電梯”在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上具備可行性，只需大約 10 億美元成本，并開(kāi)始打造這樣一部“月球太空電梯”。這個(gè)概念最初于 1977 年杰羅姆·皮爾森在一次會(huì)議上正式提出。

本研究的共同作者之一，劍橋大學(xué)天文學(xué)研究生 Penoyre 表示：“這個(gè)太空電梯的價(jià)格之便宜讓我大吃一驚，只要一個(gè)有點(diǎn)想法和熱情的億萬(wàn)富翁就有能力建造實(shí)現(xiàn)?！?

拉一條 32 萬(wàn)公里長(zhǎng)的電纜，通往月球

這篇論文的兩位共同作者 Penoyre 和 Sandford 都是哥倫比亞大學(xué)天文學(xué)研究生，他們將這個(gè)月球空間電梯稱(chēng)為 Spaceline。其中心環(huán)節(jié)是一條長(zhǎng)達(dá) 20 萬(wàn)英里（32 萬(wàn)公里）的線(xiàn)纜，一頭固定在月球上，另一頭指向地球上方，可能位于距離地球 27000 英里的軌道上。（由于月球的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，線(xiàn)纜無(wú)法固定在地球表面。）

最簡(jiǎn)單版的 Spaceline 線(xiàn)纜可能或不會(huì)超過(guò) 88000 磅，這個(gè)重量沒(méi)有超出下一代 NASA 和 SpaceX 火箭的有效載荷范圍，而且可以用 Kevlar 或其他現(xiàn)有材料制成，而不是非要用難以制造的碳基材料不可，過(guò)去人們一直認(rèn)為建造太空電梯必須使用碳基材料。

未來(lái)的太空旅行者將能夠使用航天器從地球飛到懸掛線(xiàn)纜的末端，然后轉(zhuǎn)移到太陽(yáng)能機(jī)器人車(chē)輛上，使電纜爬上月球。航程可能需要數(shù)天或數(shù)周時(shí)間?；爻虅t剛好相反。

為什么花費(fèi)數(shù)億甚至數(shù)十億美元建造月球空間電梯，而不是依靠成熟的火箭技術(shù)呢?Penoyre 和 Sandford 在他們的論文中說(shuō)，前者最終可能更經(jīng)濟(jì)，特別是能夠?qū)⒃牧蠌脑虑虻V山帶回地球。

美國(guó)航空航天研究所發(fā)表的一篇論文估計(jì)，月球空間電梯系統(tǒng)可以通過(guò)將月球材料運(yùn)送到月球和地球之間的空間站，需要 53 次旅行就能收回成本。

走！到月亮上去挖礦！

多年來(lái)，專(zhuān)家一直瞄準(zhǔn)月球作為有價(jià)值的原材料的潛在來(lái)源，從氦-3，可能在聚變反應(yīng)堆中使用的熟悉氣體的重型，到釹、釓等稀土礦物，用于制造手機(jī)，醫(yī)療掃描儀和其他高科技設(shè)備。

“太空電梯就像鐵路，除非有很大的交通流量，否則不值得建造。”佛羅里達(dá)州棕櫚灣衛(wèi)星技術(shù)公司 Space Initiatives 的首席科學(xué)家 Marshall Eubanks 說(shuō)道。他說(shuō)，論文中使用的計(jì)算過(guò)程是可靠的，但地球軌道衛(wèi)星可能會(huì)與巨大的電纜發(fā)生碰撞，這可能是一個(gè)潛在的問(wèn)題，可以將電纜保持在地球軌道空間通道之外來(lái)緩解這個(gè)問(wèn)題。

盡管太空電梯相對(duì)于火箭運(yùn)輸具有潛在優(yōu)勢(shì)，但無(wú)論是月球空間電梯，還是經(jīng)典太空電梯都沒(méi)有獲得太空機(jī)構(gòu)或航空航天制造商的太多關(guān)注。

自 20 世紀(jì) 70 年代末以來(lái)，美國(guó)宇航局一直資助經(jīng)典太空電梯概念的研究。但截至目前，太空電梯領(lǐng)域還沒(méi)有誕生 SpaceX 這樣的企業(yè)。不過(guò)中國(guó)和日本的企業(yè)分別提出了在 2045 年和 2050 年之前建造經(jīng)典太空電梯的建議。

Space Initiatives 首席執(zhí)行官查爾斯·拉德利表示：“令人沮喪的是，月球太空電梯的想法并沒(méi)有獲得多少動(dòng)力，但這確實(shí)是一個(gè)可行的想法，而且在經(jīng)濟(jì)上看，是一個(gè)可以顛覆游戲規(guī)則的想法?！?

一些專(zhuān)家認(rèn)為，至少在最初階段，經(jīng)典太空電梯可能比月球太空電梯更有意義，因?yàn)榍罢吒兄谔剿髟虑?。比如可以使用?jīng)典太空電梯在地球軌道上組裝一個(gè)巨大的航天器，然后從那里發(fā)射。專(zhuān)家表示，這可能比克服巨大重力從地球表面發(fā)射宇宙飛船更容易。