1981年4月12日，哥伦比亚号航天飞机从佛罗里达州肯尼迪航天中心升空，开端了第一次航天飞翔使命，也意味着可重复运用航天器的愿望完成了。从那以后，美国航天局现已完成了100屡次太空使命的发射，但航空使命的花费改变不大。无论是航天飞机仍是不行重复运用的俄罗斯航天器，一次发射本钱约为每磅1万美元（每公斤2.2万美元）。

　　正在开发的一种新的空间运输体系能够使前往静地轨迹（GEO）的游览变得更稀少往常，而且能使全球经济有所改观。

　　由碳纳米管复合资料带制成的太空电梯被固定在一个近海渠道上，由一个小型配重延伸至太空，长约62000英里（100000公里）。然后，附着在缆带上的机械升降器会沿着缆带爬高，将货品和人类送入太空，本钱仅为每磅100至400美元（每公斤220至880美元）。

　　在这篇文章中，咱们将了解到太空电梯的概念是怎么从科幻小说走向实际生活的。

　　太空电梯结尾的配重物将使碳纳米管缆带坚持紧绷状况。（图片来历：LIFTPORT GROUP）

　　为了更好地了解太空电梯的概念，咱们联想一种绳球游戏，绳子一端系在一根杆上，另一端系在一个球上。经过这个类比，那么绳子是碳纳米管复合缆带，杆是地球，球是配重物。现在，幻想一下，球不断地绕着杆子高速旋转，使绳子坚持紧绷状况。这便是太空电梯的大体设想。配重物绕着地球高速旋转，使缆带坚持绷直，自动升降机在缆带上上下移动。

　　依据LiftPort提出的规划，太空电梯的高度大约为6.2万英里（10万公里）。LiftPort是为太空电梯及其零件进行规划开发的几家公司之一。来自国际各地的团队在2006年10月，新墨西哥州拉斯克鲁斯，举办的X奖杯太空电梯竞赛中抢夺40万美元的一等奖。

　　电梯的核心部件是碳纳米管复合资料缆带，它只要几厘米宽，简直和一张纸相同薄。1991年发现的碳纳米管让科学家们信任太空电梯是能够被制作出来的。据太空开展基金会的布拉德利·爱德华兹博士说：“曩昔，在资料方面面对的应战太大了。但现在咱们在制作碳纳米管和制作相应的机器方面现已越来越先进，这些机器能够将资料拉伸出满足的长度，用以制作延伸至太空的缆带。”

　　依据一些前期的方案，剩下的修建资料将被用制作成配重物。（图源：LIFTPORT GROUP）

　　碳纳米管的强度或许是钢的100倍，而且具有塑料的柔韧性。这种强度来历于其类似于足球的共同结构。一旦科学家们能够将碳纳米管制成纤维，就有或许制作出用于制作太空电梯缆带的线。曾经可用的资料要么强度缺乏要么便是柔韧度不行，无法制成缆带，而且很简单开裂。

　　LiftPort集团研讨总监汤姆·纽金特说：“它们的弹性模数十分高，抗拉强度也十分高，这一切都阐明，这种资料理论上应该能使太空电梯的制作相对简单一些。”

　　将长碳纳米管——几米长或更长，编织成类似于绳子的结构。到2005年，最长的纳米管依然只要几厘米长。

　　较短的纳米管能被放置于聚合物基质中。现在的聚合物不能很好地与碳纳米管结合，这导致了碳纳米管处于张力下时基质被拉离。

　　假如一条长碳纳米管缆带能被制作出来，它会被卷成一个线轴，然后送入轨迹。当运载着线轴的宇宙飞船抵达必定高度，比方低地球轨迹时，它就会开端解开线轴，将缆带一端下降放回地球。一起，线轴将持续向更高的高度移动。当缆带降到地球大气层时，它会被捕获，然后下降并锚定在海洋中的移动渠道上。

　　这条缆带能够作为一条通往太空的铁路的轨迹。而升降舱将沿着缆带爬高进入太空。

　　假如能建成，太空电梯缆带将代表一个现代国际奇观，并将是有史以来最高的修建。2005年国际上最高的独立式塔是加拿大多伦多上空高达1815英尺5英寸（553.34米）的加拿大国家电视塔。太空电梯将比加拿大国家电视塔高180720倍！

　　6.2万英里（10万公里）长的太空电梯将远远高于航天飞机的均匀轨迹高度（115~400英里/185~643公里）。事实上，它将相当于地月间隔（237674英里/382500公里）的四分之一。

　　升降舱将以每小时200英里的速度夹卷缆带爬高。（图源：LIFTPORT GROUP）

　　尽管缆带依然是一个概念性的结构，但太空电梯的一切其他部件都能够运用现有技能来制作，包含自动升降舱、地上基站和激光动力体系。到缆带建成时，其他组件将在2018年左右的某个时分简直预备好发射。

　　自动升降舱将运用缆带的引导升入太空。升降舱上的牵引滚轮会夹住并拉动缆带，使升降舱能够爬上电梯。

　　太空电梯的起点将设置于赤道太平洋的一个移动渠道，这个渠道将把缆带固定在地球上。

　　在缆带的顶部将装有一个分量级的配重物。太空电梯的前期方案包含捕获一颗小行星并将其用作配重。但是，像LiftPort和科学研讨所这样的方案，则预备运用人工配重物。事实上，配重物或许是由制作缆带的设备，包含用来发射缆带的航天器，拼装而成的。

　　升降舱将由坐落地上基站或其邻近的自由电子激光体系供给动力。据科学研讨所，激光将向装置于在升降舱上由砷化镓制成的光伏电池发射2.4兆瓦的能量，然后光伏电池将能量转换成电能，供传统的铌磁直流电机运用。

　　一旦投入运用，升降舱简直每天都能够爬太空电梯。这些升降舱的分量从开始的5吨到20吨不等。20吨重的升降舱将能够承载多达13吨的有效载荷，并具有900立方米的空间。升降舱将以每小时118英里（190公里）的速度爬高缆带，运载从卫星到太阳能电池板等各种货品，以及人类。

　　太空电梯缆带将被固定在赤道太平洋的一个移动渠道上。作为帮忙太空电梯躲避轨迹碎片体系的一部分，移动渠道能够从头定位。（图源：LIFTPORT GROUP）

　　太空电梯长6.2万英里（10万公里），所以简单遭到许多危险的影响，包含气候、太空废物和。跟着太空电梯规划方案的推动，开发者正在评价这些危险并寻求战胜这些危险的办法。事实上，为了保证总有一部太空电梯可投入作业，开发者方案制作多部电梯。在制作本钱上，每一部都比前一部廉价。第一部太空电梯将作为一个渠道，帮忙制作更多太空电梯。在这样做的过程中，开发人员想要保证，即便一台太空电梯遇到问题，其他电梯也能够持续向太空供给有效载荷。

　　与太空站或航天飞机相同，太空电梯也需求能够避开轨迹物体，如碎片和卫星。地上基站将选用自动躲避的方法维护太空电梯不受此类物体的影响。现在，北美航空防务司令部（NORAD）可盯梢的方针大于10厘米（3.9英寸）。而维护太空电梯需求一个轨迹碎片盯梢体系，能够勘探大约1厘米（0.39英寸）巨细的物体。现在其他太空项目正在开发这项技能。

　　“咱们的方案是将缆带固定在海洋中的移动渠道上，”LiftPort公司的汤姆·纽金特说，“实际上，你能够经过移动地上基站把缆带从卫星轨迹上拉下来。”

　　太空电梯的孤立方位将极大地下降危险。举个比如，依据LiftPort的说法，第一个地上基站将设置于赤道太平洋，间隔任何航线公里）。只要一小部分的太空电梯在各类型进犯范围内，即9.3英里（15公里）或以下。此外，太空电梯将是一种名贵的全球资源，很或许遭到美国和其他国家军事力量的维护。

　　太空电梯潜在的全球影响可与另一项巨大的交通成果——美国横贯大陆铁路相比较。这条横贯大陆的铁路于1869年在犹他州的海角建成，第一次衔接了美国的东西海岸，加快了美国西部的拓荒。横跨全美的游览从几个月削减到几天。它还拓荒了新的商场，催生了全新的工业。到1893年，美国现已具有了五条横贯大陆的铁路。

　　太空电梯的概念与横贯大陆的铁路有许多相同之处。太空电梯将发明一个永久而且永不封闭的地空衔接。尽管它不会使太空游览更快，但它会使太空游览更频频，并将为太空开展拓荒一个新时代。或许推动太空电梯项目的最大要素便是它将大大下降将货品送入太空的本钱。尽管比化学推动的航天飞机速度要慢，但升降器能将发射本钱从每磅10000~20000美元，下降到每磅约400美元。

　　据《美国国家航空航天局第二阶段终究陈述》的作者布拉德利·爱德华兹（也是Carbon Designs的总裁和创始人）介绍，当时的预算显现，制作太空电梯的本钱为60亿美元，法令和监管本钱为40亿美元。能够比照参阅的是，航天飞机方案在1971年估量本钱为52亿美元，但终究耗资195亿美元，此外，每架航天飞机的飞翔费用为5亿美元，是开始估量的50多倍。

　　太空电梯能够替代航天飞机作为太空首要交通工具，用于卫星布置、国防、太空旅行和进一步的探究。针对最终一点，航天器能够爬上太空电梯的缆带，然后在太空中向其首要方针发射，这种类型的发射所需的燃料比从地球大气层中发射所需的燃料要少。一些规划师还以为，太空电梯能够建在包含火星在内的其他行星上。

　　美国宇航局赞助爱德华兹博士进行了三年的研讨。但是，在2005年，它只给研讨太空电梯的公司拨款2800万美元。尽管他们依然对这个项目很感兴趣，但现在他们更乐意坐等其更实质性的开展。