說明:
通往太空,連接空間站和地球的鐵路、纜繩,將航天器和旅遊者帶到太空去。
問世時間:
太空科幻小說作家阿瑟·克拉克說:“在大家停止嘲笑後的50年”。
科學研究所愛德華茲說:“2019年”。
天梯研發報告稱:“建成少則15年,多則50年後”。(不過得是在資金到位的情況下)。
如果想了解詳情,就看下面:
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近年來,科學家提出的有關天梯的設想,以其誘人的前景和較現實的可行性,吸引了整個航天界。因為,天梯壹旦建成,它就像高速公路壹樣可以24小時運轉,將航天器和旅遊者帶到太空去。由於天梯的運輸費用將比火箭小兩個量級,從而,人類將進入真正的“太空時代”。
從幻想到現實
這種大膽的設想首先是俄羅斯著名的航天科學家齊奧爾科夫斯基在1895年提出來的,他被巴黎的艾菲爾鐵塔所激動,提出建造壹個塔通向太空。他設想在壹個紡錘形的纜繩的終端放置壹個太空城堡,這個城堡在地球靜止軌道上圍繞地球旋轉。
1978年,著名太空科幻小說作家阿瑟·克拉克寫出了科幻小說《天堂之泉》。他設想在地球赤道上空的壹顆地球靜止軌道衛星上向下伸展出壹個梯子,由於地球靜止軌道衛星在天空中相對地面沒有移動,所以人類可以乘坐電梯到達近地宇宙空間去觀光旅遊。當時有人問克拉克需要多少時間才能實現天梯的夢想,他說:“在大家停止嘲笑後的50年。”
25年後,嘲笑克拉克的人已經不多了。美國國家宇航局幾年前就已將克拉克的天梯構想納入“先進概念研究項目”中,並已經投入幾百萬美元對其進行研究。 1999年,美國宇航局馬歇爾中心的先進計劃辦公室發表了《天梯:壹種新世紀地球-空間的先進基礎設施》,標誌天梯將從幻想走向現實。
2004年6月30日,“第三屆國際天梯會議”在美國首都華盛頓召開。參加會議的專家來自各個領域,從材料科學、橋梁建造、航天技術到法律、商業和財經方面的專家應有盡有。在大會上,專家們對天梯這壹宏偉構想進行了探討。當前在天梯研究方面最著名的西弗吉尼州費爾蒙特科學研究所的布拉德·愛德華茲博士在論文中寫道:“天梯可以使人類歷史實現跳躍性的發展。” 愛德華茲認為自己構想中的初版天梯可能在15年內就可以問世,比布什規劃的2020年重返月球的時間表提前壹年。他估計成本大約為70億~100億美元,相比人類其他太空壯舉的費用,這個數字並不太大。
愛德華茲的登天梯
從理論上講,天梯並不神奇。在地球赤道的太平洋洋面上建造壹個平臺,用飛船放下壹條長達10萬千米的纜繩,並把它錨定在平臺上。隨著地球壹起旋轉,由於旋轉所產生的離心力剛好抵消了地球的吸引力,於是,天梯就從地球到太空豎直起來了,這就像妳在頭頂上甩動壹根壹頭拴著小球的繩子壹樣。然後,用壹個由激光提供能量的爬升器在纜繩上上下移動,就可運送飛船、建築材料甚至乘客。
愛德華茲博士在過去數年裏壹直都在潛心研究 “天梯計劃”。他介紹說,第壹步,把壹個攜帶天梯半成品的飛船發射到地球靜止軌道的衛星上,使其和地球同步飛行;第二步,把這個半成品的天梯從飛船上放下來,落到位於赤道海面的壹個平臺上,這個平臺類似壹般的海上發射衛星的平臺;第三步,把半成品的天梯錨定在平臺上;第四步,用壹個由激光束提供能量的爬升器在這個天梯的半成品上上下移動,並把更多碳納米合成纖維纜繩擰在天梯半成品上,進壹步完成天梯。整個制造過程大約要用兩年半的時間。另外,根據專家設想,天梯也可由電磁能驅動。電磁能驅動技術目前已在日本和歐洲的高速列車上得到應用。建成後這個爬升器就可以沿著天梯把物資和成噸重的衛星甚至人,緩緩運送到離地面約36000千米的地球靜止軌道上,時間大約需要7天半左右,回來也大約需要這麽長的時間。
俄羅斯的空投天梯
天梯不僅設想奇特,而且市場前景廣闊。所以,對天梯產生興趣的不只美國的科學家,美國在航天領域的老對手俄羅斯和歐盟,同樣希望率先研制出經濟實用的天梯,占領航天領域的這壹新的橋頭堡。歐洲空間局已經委托俄羅斯薩馬拉航天大學,建造壹種可以把物品從國際空間站送回地球的空投天梯。
俄羅斯薩馬拉城科學家的論證工作,現在已經進入收尾階段,並引起了政治人物和政府官員的濃厚興趣。這種天梯的主要原理其實並不復雜:天梯實際上是壹種長30千米的繩索,由質輕但承重性能很好的聚合材料制造而成,每條繩索自身質量只有6千克。使用時,繩索壹端捆著貨物艙從空間站向地球投放。當貨物艙抵達地球稠密大氣層時,繩索受大氣劇烈摩擦而燃燒並與貨物艙分離,然後貨物艙借助自身攜帶的降落傘的幫助,在地球表面實現軟著陸。
俄羅斯科研人員的天梯概念與美國科研人員的天梯概念根本思路是壹樣的,所不同的是,俄羅斯的天梯首先考慮的是如何從空間站上往地球運送物資,而美國科研人員提出的天梯的重點是從地面向太空運送物資。俄羅斯薩馬拉城的科學家計劃在2004年10月完成初步研制工作,第壹次試驗安排在今年年底,將利用俄光子衛星對這種天梯進行試驗。專家認為,如果能夠利用這種天梯,則可以經常性地從國際空間站向地球空投壹些有效貨物,這不但節省了時間,而且也節省費用。在美國航天飛機恢復飛行前,目前國際空間站上的部分實驗數據和設備等只能依靠俄聯盟號載人飛船帶回地面,而每次貨物返回都要間隔半年時間。
資金不足是瓶頸
對愛德華茲來說,建造天梯最大的技術挑戰,就是找到制造纜繩的材料。它必須異常堅硬又要異常輕巧,還要能抵抗任何腐蝕。為了這個曾被稱為“無法得到”的材料,科學家們足足等待了幾十年。 1991年,日本科學家發明了碳納米管,這種材料比鋼輕6倍,而韌度要比鋼高出幾百倍。但這種材料的生產成本太高。美國休斯敦賴斯大學的史密斯和他的同事們正在研究壹種專利——碳納米鋼索材料,據說,他們可以將碳納米鋼索的生產成本降到每克1美元以下。
海面平臺的位置選擇也非常關鍵,要盡可能避開飛機航班和輪船航線,也不能位於颶風駭浪經常發生的地方,因此必須精心選擇。當然,天梯要抵禦的災難也不少,閃電和風雲雨雪的沖擊,穿越電離層的考驗,小行星、彗星、流星的奔襲,原子氧和高層大氣中的硫酸對纜繩的侵蝕。最大的威脅當然是來自衛星以及太空垃圾對天梯的撞擊。
建造天梯,技術上的困難固然很多,但最大的瓶頸是資金不足,籌集不到足夠的資金,天梯就可能永遠停留在科研人員的大腦裏。在各界人士的幫助下,2002年,愛德華茲博士在西雅圖開辦了高梯系統公司,主動挑起了制造天梯的重擔。公司將投入約1300萬美元進行相關問題的研究,研究重點是石墨納米管對太空環境的適應性,尤其是對太空垃圾的承受力。但這些投入離研制天梯所需資金相差甚遠。好在有越來越多公司及私人投資者對該項目發生了興趣,有的已慷慨解囊,高梯系統公司已籌集到了幾千萬美元的資金。讓愛德華茲信心倍增的是,美國宇航局已撥款50萬美元,國會贊助250萬美元對高梯系統公司的行為進行了道義上的支持。
目前航天飛機運送每千克物品需要2萬美元的成本,而天梯壹旦建成,可將運送每千克物品的成本降到10美元。可以相信,由於天梯的出現,天地往返運輸費用將會大大降低,太空探索也變得簡單很多,從而,能夠把人類對太空的探索,跨越式地向前推進。
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其他的,
運用思考能力操作電腦。
運用思考能力操控機器人。
這兩項技術已經實現,但目前並不成熟,未來不久就可以了。
可柔韌卷曲的顯示屏。
家庭自動服務機器人。
此外還有很多很多,其中,也包括靠妳、我、以及周圍任何人的努力地發明探索,就會出現的...