乘天梯去「太空一日游」？

希臘神話中曾提到一架夢想中的梯子——雅各布天梯，它將人們從地面到天空的道路打通，據說雅各布就是在夢中沿著這架梯子上天取得了「聖火」。

古代有一個關於「崑崙天梯」的神話：傳說在高峻巍峨的昆崙山頂峰上，有一株大樹叫作建木。這株樹紫褐色的樹榦筆直地插向藍天，在樹頂上伸出無數枝條，向四周伸展，並長著萬年常青的綠葉，開著千載不謝的花，結著永不枯落的金果。誰要是能沿著這棵大樹攀登到頂，就能進入天庭，得道成仙。

2015年大熱的科幻小說《三體》也曾多次提及「太空電梯」。

人類對外太空的嚮往，從古至今都有「執念」，一直設想著搭建「天梯」的種種可能。但經過上百年的開發與研究，這個夢想至今仍未能實現。不過，近年隨著新材料科學的發展，「天梯」終於開始一步步走進現實。

「太空天梯」概念圖

1895年俄羅斯火箭專家提出「天梯」概念

最早真正從實際操作的可能性出發提出「天梯」概念的人，應該還是俄羅斯火箭專家齊奧爾科夫斯基。他從巴黎的埃菲爾鐵塔得到靈感，在1895年時大膽地提出，可以在環地球的一個靜止軌道上建設一個「太空城堡」，把城堡和地球表面用一根纜繩連接起來，就可以成為一架「天梯」。所謂「環地球的靜止軌道」，其實就是從地球發射的航天器在環繞地球運行時，剛好與地球的自轉同步，於是它的運行軌道就形成一個與地面相對靜止的軌道。從地面上看，該航天器就像固定在地球上空某個位置一動不動。

在當時，齊奧爾科夫斯基的想法只能是個設想，無法付諸實踐。

但齊奧爾科夫斯基的想法吸引了無數科學家的目光，英國倫敦大學學院高度、空間和極端環境醫學中心創始人凱文·方曾在接受英國廣播公司（BBC）的採訪時說：「我能理解人們為什麼被太空電梯的概念吸引。如果我們能以廉價和安全的方式進入太空，整個太陽系都將會成為我們的囊中之物。」

的確，據國際宇航科學院（IAA）報告統計：一旦太空電梯建立，負載進入太空的成本可由每公斤20000美元下降至500美元。這主要是因為，目前的運載火箭上，燃料需佔80%的空間，14%的空間為火箭主要結構，其實只有6%可以載人與貨物，而且火箭的發射以及回收成本都相當高。

加拿大的托特技術公司也估算過，太空電梯如果能得以應用，太空梭的太空飛行成本能節省大約三分之一，同時還能大大地提高人類造訪太空的頻率。

為此，目前全球已有數個「天梯」項目正在積極進行中。

「天梯」造價驚人，長度更是達3.6萬米以上

1991年，日本研究員意外地發現一種新型材料碳納米管。它具有拉伸強度高、抗形變力強等極佳的力學性能，強度可達到鋼鐵的100倍以上，同時它的重量又很輕，同等體積的碳納米管只有鋼鐵的幾百分之一甚至幾千分之一，直徑1毫米的碳納米繩便可以承載60噸的重量，因此它迅速被科學家們公認為是「製作天梯的最理想材料」。然而這種材料非常昂貴，每克已價值500美元。而「天梯」的規模顯然將遠遠超出人類目前能夠建造的任何一種大型建築或工業器件，使用的材料的規模也會極大。那麼，就算材料質量已不成問題，一架「天梯」的造價也將非常驚人。

1999年，受美國國家航空航天局（NASA）資助，洛斯阿拉莫斯國家實驗所的布拉德利·愛德華茲博士制訂出「使用新型碳材料製造太空電梯」的方案，併發布了「用碳納米管材料製作太空電梯」的可行性報告。他指出，一架這樣的「天梯」成本應為70億-100億美元，這仍然會遠遠低於那些大型的太空項目。

2005年3月23日，NASA宣布太空電梯已成為「世紀挑戰」的首選項目，至今每年都會舉行「機器人攀爬纜繩」和「測試纜繩強度」這兩項賽事來檢驗實驗成果。

但2014年，Google X的快速評估研發團隊發現，目前還沒有人製造出超過一米的完美的碳納米管鏈。而保守估計，搭好一架「天梯」需要上百萬噸的納米材料，長度達到3.6萬米以上；不過同年9月，美國科學家約翰·巴丁又在《自然材料》上發表文章稱：他們研發出超細、超堅固的納米線，比之前發現的碳納米管更堅固更牢靠，可以用於製造超級堅固的輕型繩索來搭建太空電梯。於是，「天梯」的項目很快又一次引起美國NASA與歐洲航天局（ESA）等研究機構的重視。

「柴隆」纖維讓「天梯」計劃不是夢

值得一提的是，在此進程中，還出現了另一種「天梯」搭建材料——「柴隆」纖維。

在20世紀80年代，美國為發展航天航空事業而開發了一種複合材料用的增強纖維，化學成分叫作聚對苯撐苯並雙噁唑（PBO）。它具有十分優異的力學性能和物化性能，目前已經普遍應用於防彈衣製造中。這種超輕纖維所做的1毫米直徑的細絲就能吊起450公斤的重量，從力學、耐熱、阻燃性能等各方面來看，它都具備了用來打造「天梯」纜繩的條件。相比於碳納米繩，它在原料價格和加工成本上也低得多。所以，當日本東洋紡公司於2004年實現了PBO纖維的工業化生產，並將它命名為「柴隆」后，它也被納入了科學家們打造「天梯」的計劃中。

然而「柴隆」纖維有一個致命弱點——它降解得太快。而「天梯」的纜繩顯然不像很多電梯的簡單部件那樣，可以在失效之前隨時更換。

據《重慶商報》