14天到月球，61天到火星！科幻片中的太空电梯2035年有望

　　电梯大家都坐过吧，但你有没有坐过直冲云霄，甚至可以一键直达太空的电梯？如果真有这样的太空电梯，那其被称为现实版的通天塔可以说毫不为过。
　　注意，这可不是小说里才会有的情节，日前，在刚刚结束不久的2022空间技术和平利用（健康）国际研讨会上，国际太空电梯联盟主席、国际宇航科学院院士彼得斯旺就证实了这一猜想，未来太空电梯或将不再是梦。
　　人类想象力的又一结晶：太空电梯
　　人类之所以与其他生物不同，最重要的一点就是我们会思考除了生存之外的东西，而要说什么是人类思考的所有东西中最璀璨的明珠，非那无与伦比的想象力莫属。
　　如果没有想象力，我们只会着眼于眼前的一切，那么人类历史上所有的进步将成为空谈。举十九世纪法国知名小说家凡尔纳写的科幻小说，就为不少科学家提供了发明灵感，比如其著作《海底两万里》直接催生了现代潜水器，著作《云之帆》则是推动了现代直升机的诞生。
　　凡尔纳与Argonaut号潜水艇
　　和上面提到的现代科技一样，太空电梯最早初只是人们的一种设想。
　　俄罗斯著名学者康斯坦丁齐奥尔科夫斯是最早提出太空天梯设想的人，他由于被埃菲尔铁塔的宏伟所震惊，于是设想了一个建立在巨塔顶端的天空城堡，这个城堡的高度远超人类目前已知的所有建筑，将直接建设在距离地球数万里的静止轨道上。
　　人类通过天空城堡去往太空的设想
　　后来，不少科幻作家将太空电梯写进了自己的科幻小说中，目前已知最早关于太空电梯技术层面的描写，来自于科幻巨匠阿瑟克拉克。
　　在其1978年出版的科幻小说《天堂之泉》中，阿瑟克拉克直接点明了太空电梯的两大用途：人们不仅可以通过乘坐电梯去太空观光，而且太空电梯本身也可以起到运送货物的作用。
　　美国宇航局设想的天梯
　　随着时代的发展和科技的进步，越来越多的科学家开始逐渐完善太空电梯的设想。1999年，美国宇航局发表了《天梯：太空的先进基础设施》一文，直接标志着太空电梯开始从幻想逐渐走进现实。
　　目前，除了美国宇航局之外，包括欧洲太空署在内的不少宇航局都已经公开对外宣称，他们正在进行太空电梯的研发，国际太空电梯联盟也因此而成立。有了航天飞船，为什么还要研究太空电梯？
　　那么到底什么是太空电梯呢？它和一般的航天设施相比又有什么样的优势，能够引得如此多的宇航局竞相研发呢？
　　太空电梯连接近地空间站科幻概念图
　　所谓太空电梯，简单来说，就是一种能够使人和货物往返于太空的设备。与普通电梯不同，太空电梯并不是往返于楼层之间，而是直接将人和货物送往远在万里高空的宇宙空间站。
　　前不久，我国长七火箭发射天舟五号货运飞船任务取得了圆满成功，这标志着中国空间站天宫建造任务取得了又一最新进展。据了解，我国将于2022年底彻底完成空间站在轨建造，届时，中国人将拥有属于自己的空间站。而中国航天目前取得的一切成就，离不开我国的长征系列运载火箭。
　　中国空间站
　　自从2011年航天飞机退役后，以液体或者固体燃料为推进剂的运载火箭，就成了目前人类唯一能够往返太空的载具。虽然部分国家现在已经成功研发出了可供回收的运载火箭，但发射和维护运载火箭的成本仍然居高不下，正因如此，浩瀚无垠的太空才只吸引了少数玩家，大部分国家根本无力参与这场太空游戏。
　　美国航天飞机运载火箭
　　但这些航天强国的钱也不是大风刮来的，目前不少宇航局都在尽力降低自己的运营成本，太空电梯就成了比较好的选择之一。
　　1。成本更低
　　按照国际统一标准，人类运载火箭的发射成本是以公斤来计算的，目前每公斤发射成本大概在6000美元到1。2万美元不等。虽然听起来不多，但对于以吨为计算单位的运载火箭来说，发射成本可以说是一个天文数字，实在不是一般国家能承受得起的。
　　俄罗斯重型运载火箭
　　与运载火箭相比，由于属于重复利用设备，太空电梯的运营成本则更为低廉。据科学家计算，倘若建成太空电梯，每公斤物资运输成本将直接降至500美元左右，如果未来物资运输都从依靠运载火箭换为依靠太空电梯，将可以节省一大笔费用，这些资金完全可以用作空间站建造、探索月球、星际旅行研究等其他太空项目中。
　　2。更为环保
　　除了发射和运营成本较高外，运载火箭还有着极易制造太空垃圾的缺点。
　　运载火箭分级脱落示意图
　　运载火箭主要靠发动机消耗助推剂前进，每一级火箭在燃料消耗完毕后，都会从火箭主体脱落，后在大气层中自由落体。虽然大部分脱落的火箭会在大气层中燃烧殆尽，但还是会有不少残余在近地空间环绕，由于缺乏空气摩擦，久而久之，这些残余就会成为所谓的太空垃圾，给人类带来极大地困扰。
　　环绕地球的太空垃圾
　　太空垃圾小到运载火箭的燃烧残渣，大到失灵难以回收的各类航天器（如废弃卫星、废弃空间站等），它们不但会对其它航天器的安全产生威胁，某些太空垃圾如果落入地面也将带来不小的损失。
　　而如果把运载火箭成功替换成太空电梯，将在极大程度上缓解太空垃圾问题，因为运行太空电梯不需要进行火箭脱离等步骤，而且由于和地面接触更容易维修，所以其不太可能产生太空垃圾。
　　3。太空旅行前景广阔
　　2021年，美国商业太空公司SpaceX的首次商业太空旅行任务项目取得圆满成功，在此期间，由四位非专业宇航员组成的全部非专业宇航员机组（allcivilianhuman）实现了绕地三天旅行的目标。
　　机组成员从左到右：克里斯托弗森布罗斯基、西安普罗克特、贾里德艾萨克曼和海莉阿尔克诺
　　这只是人类太空旅行的一小步探索，随着SpaceX、蓝色起源、维珍银河等公司的不断探索，未来商业太空旅行将逐渐普及。根据瑞银集团的预测，到2030年，太空旅游潜在市场价值将高达30亿美元，日后前景更是不可限量。
　　但需要注意的是，由于航天技术复杂，运载火箭运营成本居高不下，现阶段商业太空旅行仍然只是少数富人的蛋糕。比如这次SpaceX的商业太空旅行任务花费的所有资金，就全部由一位现年38岁美国亿万富翁贾里德艾萨克曼承担，这远远不是普通家庭能承受得起的。
　　SpaceX龙飞船首次商业载人航天任务成功发射
　　可以预见，除去必要的技术进步，未来如果想要太空旅行真正的普及全人类，降低成本是头等大事，而运营成本极低的太空电梯无疑是较好的选择之一。从设想走进现实仍需时间
　　随着现代科技的不断发展，太空电梯已经不再是遥不可及的梦想。
　　建造太空电梯，除去必要的资金投入，最主要的是需要解决一系列的技术难题，目前科学家已经在诸多理论方面取得了不少进展。
　　1。设计理论逐渐完善
　　由于建造高度超越人类以往任何一栋建筑，因此要想成功造出太空电梯，必须研发全新的建筑材料，以使得建筑整体的强度和伸展性能够适应万米高空。现阶段，科学家已经成功研发出了碳纳米管和超强石墨烯，这两种材料被认为能基本满足建造太空电梯的实际要求。
　　碳纳米管和超强石墨烯结构图
　　光有完美的建筑材料远远不够，建造太空电梯更需要科学合理的设计方案。目前科学界已经提出了8个设计方案，仅在理论上而言，它们都能够成功建造出完美的太空电梯，而且有不少方案已经在实验中，离最终落地并不遥远。
　　2。细节问题仍待攻克
　　但要知道，任何一个工程的最终建造，解决宏观理论问题永远只是第一步而已。在人类历史上，不少大国工程虽然理论设计早已成功，但在真正建造过程中，却都需要解决不少的细节问题，往往这些细节上的困难才是阻碍工程推进的最大困扰。
　　据科学家介绍，目前离真正建造太空电梯，仍需先解决一系列的细节问题：
　　太空电梯各个细节
　　太空电梯跨越万米高空，何种动力装置才能满足推进需求？如果采用火箭推进，那和目前的运载火箭相比怎样才能优势明显？因此人类需要抛弃原有的火箭思路，在地球上建造全新的大功率发动机，以支撑太空电梯的运行。
　　跨越地月的太空电梯设想图
　　高楼电梯速度一旦过快，就会让人产生不适，既然想要借助太空电梯实现太空旅行，合适的往返速度就是必须要解决的问题。根据目前的设计方案，太空电梯运行速度约为每小时200公里，理论上由于不需要担心燃料损耗问题，因此其持续运行时间要比普通运载火箭要更为长久。
　　未来太空电梯如果实现星际跨越，预计仅用14天就可到达月球，到达火星更是只需要2个月、61天左右的时间。
　　不同类型的太空电梯概念图
　　虽然太空电梯能有效避免天空垃圾的产生，但之前存在的太空垃圾仍会威胁电梯的正常运转，如果在运行过程中电梯突然遭遇太空碎片冲击，什么样的安全措施能保护乘客和货物安全？
　　类似需要解决的细节问题数不胜数，但这并不足以阻碍人类建造太空电梯的脚步，人类历史的进步就是在一次又一次与技术问题斗争中而艰难前进的。结语
　　目前，倘若一切技术问题都能得到合理解决，科学家预估最早能在2035年左右使太空电梯投入运行，但作为像国际空间站一样庞大的太空工程，其实需要各国团结统一，只有集合全人类的力量，太空电梯才能真正从设想走进现实。
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