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作者：郭慶春 來源：嵌入式公社 今天看到一篇新聞，講美國人設計出一種激光動力太空梯，成功爬升了900米。由于對太空梯的概念不很理解，但有很感興趣，于是就做了一點研究。可惜，網上的中文資料比較欠缺。不是信息少，而是資料質量很差，看得稀里糊涂的。中文的維基百科也沒有太空梯條目。閱讀了一下英文條目space elevator，才大致搞清了太空梯的基本原理。看來國人做事還是比較浮躁，都是抄來抄去的，實際上作者也不一定理解太空梯是怎么回事。這里根據自己的理解試著描述一下，錯誤和欠缺的地方請大家修正、補充。 早在1895年，俄國科學家Konstantin Tsiolkovsky就提出了太空梯的概念，之后各國的科學家不斷加以完善。具體過程就不多說了，這里簡單介紹一下目前太空梯概念的原理。 太空梯主要由四個部分組成：反重力（或重力平衡）裝置（counterweight)、繩索、升降梯和底座。我們通常看到的電梯其實也是由這四部分組成。常規電梯的反重力裝置就是建筑物，由它來抵消升降梯的重力，使后者可以沿著繩索向上爬升。當然，對于太空梯來講，理論上我們也可以修建一座高大的建筑物，高到可以伸向外層空間。但實際上我們無法做到，因為制約因素很多。例如，沒有一種建筑材料能承受那么大的壓力。 所以，更切合實際的做法就是從天空垂下一條繩索，像直升機垂下繩索拉起貨物那樣。在這里，直升機就是反重力裝置。當然，我們無法在太空放置直升機；那里沒有空氣，所以也就產生不了升力。那么由什么來充當反重力裝置呢？有三種選擇：小行星、太空站和繩索本身。 小行星作為反重力裝置其實也不太現實。因為地球不斷自轉，而小行星不會和地球自轉同步，所以通向小行星的繩索就不好搭建。另外，因為距離遙遠，所以繩索的成本也會很高。如果用太空站的話，那么它的高度應該在同步軌道以外，但速度要和地球自轉同步，依靠繩索的拉力使它不至于脫離地球而去。使用繩索本身作為反重力裝置的原理與此類似。繩索的另一端要伸向外層空間，它運轉產生的離心力抵消本身的重力，而且有一定的冗余來承受升降梯的重力。 底座可以是移動的，比如海上平臺；也可以是固定的。兩者各有優缺點。最后選擇哪種方式還很難說。 繩索是個大問題。目前還沒有能夠勝任的材料。繩索必須非常輕，而且能承受的拉力要非常大。如果采用碳素材料的話，其抗拉強度要超過100GPa。碳納米材料的理論抗拉強度為140到177GPa之間，完全可以滿足要求。因此，繩索材料問題是有希望解決的，雖然現在還不行。 剩下的問題就是升降梯的動力了。該動力無非通過三種方式提供：無線傳輸、有線傳輸和升降梯自備。美國人的激光動力太空梯屬于無線動力傳輸方式，就是通過地面的激光器為升降梯傳輸能量。有線傳輸也是有可能的，而且也許成本會更低。因為碳納米材料本身是導電的，也就是說，繩索本身可以作為能量傳輸的介質。升降梯自備能量的方式要求能量密度非常高，典型的就是核能。 如果太空梯的方式能夠實現的話，向太空運送物體的成本會大幅降低。到那個時候，運載火箭就可以休息了。不過，據說我們還要耐心等待幾十年時間。 
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現在再看這個就容易理解了。這里談的主要是動力問題。 ------------------------------------ 據英國《新科學家》雜志網站報道，為了促進和鼓勵太空技術的發展，美國宇航局自2005年起每年都會出資贊助各類太空技術設計大賽。在今年的“波束能量挑戰”大賽中，一款名為“激光動力自動攀登者”的太空升降車憑借新奇的設計理念和良好的演示效果而一舉奪魁，來自美國西雅圖的設計者“激光動力”研究團隊從而獲得了90萬美元的獎金。 “波束能量挑戰”大賽是由美國宇航局贊助、美國太空基金會主辦的一項賽事。該項挑戰是以高強度光源為動力的太空升降梯研究項目的重要組成部分，今年該項目總獎金已上升至200萬美元。太空升降梯的設計構想其實非常簡單，就是在地球赤道與數千公里之外的太空之間建立一條纜繩，太空升降梯就順著這條纜繩來往于太空與地球之間。由于地球引力的作用，這條太空纜繩將總是處于緊張、繃直狀態。這樣太空升降梯就可以順利通行，將貨物或飛船沿著纜繩送往太空軌道。盡管建造這樣一個太空升降梯可能要花費數以十億計的巨額投資，但是支持者們卻認為這樣還是比用運載火箭便宜得多。其實，建設這樣一個似乎異想天開的工程，不僅僅是金錢問題，首要解決的是技術問題。如何才能為這種太空升降梯提供動力呢？ “激光動力自動攀登者”之所以能夠獲獎，就在于其設計理念恰好回答了上述關鍵問題。“激光動力自動攀登者”就是利用來自地面的強激光作為無線動力，沿著纜繩以盡可能快的速度升向太空。當然，“激光動力自動攀登者”必須要通過太陽能電池來吸收地面紅外激光器所發出的能量。在本次大賽上，還有其他兩款升降梯設計方案也是利用這一原理。 幾天前，“激光動力”研究團隊發射了第一束激光，開始了第一次演示試驗。首先，他們在愛德華茲空軍基地通過一架直升機在地面與天空之間拉起了一道垂直的纜繩。然后，用激光將他們設計的升降車沿著纜繩送到了900米左右的高空。升降車從地面升到最高點只用了4分多鐘的時間，平均速度為每秒3.7 米。在次日的第二次演示中，平均速度上升到每秒3.9米。由于另外兩款升降車演示失敗，最終，“激光動力”團隊獲得90萬美元的獎金，而剩下的110萬美元獎金則預留給上升速度能夠超過每秒5米的方案。 盡管太空升降梯仍然只是一個相對遙遠的夢想，但美國宇航局似乎對這種無線動力傳輸技術很感興趣，他們希望能夠盡早把這種技術投入到某些應用，比如用在月球車上。當月球車開到隕坑的陰影中而太陽光照射不到時，這種無線動力傳輸正好可以派上用場。 泰德-色蒙是美國太空基金會的一名志愿者，也是“太空升降梯”博客的作者。他認為，本次大賽的設計作品已經進一步推動了太空升降梯的研究。色蒙說，“通過這些作品的演示，我們已經證明這項技術是可行的。這項技術非常令人振奮。” |
| 這個有意思，先占位，再看。 |
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從來都沒想過可以用這種方法來升空，唉，看來咱們的思維還是束縛的太死了，遠遠比不上人家老外的思維開闊啊。 電工尚且如此，其他行業就可想而知了。 ：（ |
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“遠遠比不上人家老外的思維開闊” 其實我們的祖先還是了不起的。明朝人的想法都很大膽，比如萬虎，就試圖制作火箭升空。明朝的科研活動和意識形態很活躍。再以前就不用說了。宋朝的科技絕對全球領先。 后來的滿清和再后來的本朝，國民思想被嚴重束縛。另外國家內外交困，誰還有閑心去胡思亂想。好在現在又有苗頭了，思想比較活躍（雖然行動上差些）。但愿是中國復興的開始... |
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俺在高中就想到了。就是沒想出錨在什么地方好。 最好的錨樁是極地，一直拉到月球上。 光想又有什么用？ |
| 中國的P民還吃不上飯，窩里斗就夠了，沒心思征服外界。 |
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請問老郭這是原創嗎？ 我記得看過類似文章，聽說這繩子要做的比較夸張，一頭連到月球，一頭在地球 |
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當然是原創。否則會寫明作者和出處和發表時間。 連到月球不太現實。用不了那么遠。那樣造價太高。 還有一個重要原因：月球和地球自轉不同步。它要拉著跟繩子圍著地球轉，就把地球搞成毛線團了，哈哈 |
| 呵呵，中國人哪有心思搞這些.直接會給領導否決 |
