首台實驗裝置今日升空，人類邁出太空電梯時代重要一步
人類將首次進行太空電梯原理測試。
Act II Scene 2: No, no principessa altera … (Calaf, Crowd, Altoum)
PUCCINI, G.: Turandot [Opera] (Nilsson, Klein, Zaccaria, Di Stefano, Price, Paskalis, Vienna State Opera Chorus and Orchestra, Molinari
Giuseppe Di Stefano
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太空電梯概念圖。
人類目前的航天發射技術效率低下。火箭造價昂貴，想要獲得逃逸速度，需要消耗大量的化學燃料。雖然一些人正在致力於火箭可回收技術和可重複利用航天器的研發，但它們都不能從根本上解決問題。因此有人想出了一個理論上可行的解決方案：建造太空電梯。
太空電梯以人類目前的技術水平來看，無疑是一項超級工程。但全球很多科學家和公司已經在為此付出努力。最近，日本靜岡大學工程系的工程師們，就製造了一台迷你的太空電梯，並計劃於9月11日，將其送往國際空間站進行測試。
太空電梯的原理其實十分簡單。人們只需在地球同步軌道上建造一個空間站，並用某種有一定柔韌性的結構將其與地面相連。空間站的另一端需要有配重，以保證纜繩在不會因地球的自轉發生偏移。宇航員和乘客可以搭乘電梯轎廂在天地之間來往，而無需火箭的助力。
太空電梯概念圖。
靜岡大學工程師製作的縮小版太空電梯包含兩個微型立方體衛星，每個衛星的長度只有10厘米，彼此間被一條10米長的鐵索連接在一起，而一個模擬電梯轎廂的容器能夠在馬達的驅動下沿著這條鐵索移動。測試過程會被安裝在兩個衛星上的攝像機記錄下來。
9月11日，微型衛星將會被發射到國際空間站。負責此次發射任務的是日本的H-IIB 7號火箭，它將從位於日本鹿兒島的種子島太空中心升空。此次試驗，將是人類首次在太空中兩顆衛星之間進行物體轉運測試。
靜岡大學工程師表示，理論上，太空電梯是高度合理的，有理由相信，太空旅行在未來會變得相當流行。
如果實驗獲得成功，它將為建造真實的太空電梯奠定基礎。當然，在此過程中，人們還會遇到許多重大挑戰。首先是來自纜繩材料的挑戰。太空電梯的纜繩首先必須十分輕，其次必須有極強的柔韌性，能夠承受得了作用在配重上的離心力。
纜繩還必須能夠承受住地球、太陽和月球引力的多重作用，以及地球大氣產生的作用。這些挑戰在上個世紀一直被認為是不可戰勝的。太空電梯概念的首提者是科幻小說家阿瑟·C·克拉克，但到了本世紀，由於碳納米管等新材料的出現，科幻才開始有變為現實的可能。
目前要在地面和地球同步軌道之間建造納米管纜繩仍然超出了當前人類的技術能力。一些工程技術專家也表示，碳納米管還不足以承受這一級別的力。因此工程師們開始探尋更新的材料，比如鑽石納米纖維。而在這麼大的尺度上生產這種材料依然超出人類當前的能力。
與此同時，還存在許多其他挑戰。比如如何避免太空垃圾和隕石的撞擊，如何將電力從地面傳輸至空間，以及如何讓纜繩經受住高能宇宙射線的轟擊。但是太空電梯一旦建成，回報也是巨大的。其回報不只是我們將擁有能以更小的成本，將乘客和貨物送往空間。
使用不可回收式火箭將貨物發射到地球同步軌道的成本在2000年大約是每千克25000美元。而據估計，使用太空電梯運送貨物到地球同步軌道每千克只需220美元。
太空電梯還能用以布置下一代人造衛星，比如天基太陽能電站。地基太陽能電站受制於晝夜的交替和天氣，天基太陽能電站則能夠一年365天，一周7天，一天24小時發電。其所發的電，可以通過微波發射器，由衛星傳回地面。
未來的飛船也可以採用在軌的方式進行組裝，這也能大大削減成本。現在航天器大多需要在地面完成全部組裝，並用火箭進行發射；最多也只能在太空中進行大組件的拼裝。這是一種昂貴的方式，需要大運力的運載工具和消耗大量燃料。而一旦有了太空電梯，飛船組件用極低成本就能被送入軌。甚至於我們可以在軌道上建造自動化工廠，在太空中就地製造組件。
所以有頭腦的人一定會對此寄於厚望，探求克服技術和工程挑戰的可能性，來建造太空電梯。國家太空協會下屬的國際太空電梯財團（ISEC），自2008年起就一直致力於太空電梯的開發、建造和運行研究。日本大林集團和靜岡大學合作，意圖在2050年前建造太空電梯。根據他們的計劃，太空電梯的纜繩將是一條長96000千米的碳納米管，能夠承受重約100噸的上行物體。它還將包括一個直徑約400米的，漂浮在海面上的地面入口，以及12500噸的配重。
建造太空電梯耗資誠然巨大，且需要國際合作和多代人的努力。巨大的挑戰還意味著我們能夠在技術上獲得巨大的進步。但它一旦建成，就能在可預見的未來，讓人類獲得幾乎不受限的，且成本極低的進入太空的能力。
太空電梯原理圖。維基百科
參閱：
https://www.sciencealert.com/japan-testing-space-elevator-scale-model-shizuoka-university
※為何如兩個黑洞合併此困難？也許是動摩擦惹的禍
※答：地球的「守門員」磁層是怎麼阻擋住太陽風的？
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