科學，讓神話變成現實!通往太空城的天梯

駱昌芹

一架新穎而又奇特的電梯，從地面徐徐升起。緊接著，它加快了上升速度，在漫長的圓筒形電梯通道里，風馳電掣般地向太空飛奔而去！乘坐電梯的都是普通的旅客，他們通過電梯通道上的大透明窗，俯瞰著無邊無際的大地。轉眼間，大地變成了一顆美麗的藍色巨球，人們這才驚覺，電梯已經上升到了廣袤無垠的宇宙中……

這是神話嗎？不，這是未來的宇宙天梯在運行時的真實鏡頭！

01同步衛星上的方案

宇宙天梯居然能像高層樓房里的電梯那樣，用漫長的大圓管子做成電梯通道，將宇宙中運行的人造衛星，與地面上固定的地點連接起來，使那些不是宇航員的普通旅客，也能乘電梯自由自在地在宇宙和地球之間旅行，這真是一個大膽的設想！然而，這個令人神往的方案，是科學家們經歷了一番廢寢忘食的思考和實驗，才慎重提出來的哩！卜 原來，在圍繞地球運行的人造衛星中，有一種叫作“地球同步衛星”，它們運行在地球赤道上空大約35800公里的軌道上。對于地球上任意一點來說，這些同步衛星全都是靜止不動的，它們就好像一個個高懸在無形電桿上的電燈。由于有“不動”的特點，所以科學家們計劃將來把大量的大型人造衛星，放置在這個同步軌道上。例如，未來的大型宇宙太陽能電站、大型通信和廣播電視站、大型多學科天空實驗室，以及大型宇宙移民太空城等。總之，在地球上，將有大量的人員和物資，需要頻繁地運送到形形色色的同步衛星上。

這么多的人員和物資，采用什么方法進行運送呢？科學家們首先想到的，當然是用火箭發射的宇宙飛船。但是，這樣的方案運費是非常高昂的，現代宇宙航行的實踐已經證明，每運送1公斤重的物體到衛星軌道上去，就要花費數萬元的代價。也就是說，一位體重30多公斤的少年朋友，從地球到太空城去游覽一番，至少要花60多萬元的“路費”，這真是不可思議！未來的宇宙太空城，移民人數將以千萬計，需要運送的物資則用億噸來計算，如果全都采用火箭發射的宇宙飛船來運輸，那顯然是不可能的！

近代的航天飛機具有宇宙飛船和普通飛船的雙重功能，可以往返于宇宙、地球之間運送人員和物資。但是，航天飛機的升空仍然需要火箭，并且它本身的造價也十分昂貴，每架航天飛機的容積又極其有限，如果全部依靠它，將大量的移民和物資運送到太空城里去，那仍然是得不償失的。

由于同步衛星對于地球上任意一點來說都是靜止不動的，因此，有人別出心裁地想出了一個“高塔方案”。這個方案是從地面開始，建造一座高達35 800公里的超級塔，塔頂與大型同步衛星的人口處相連，人員和物資通過塔內的升降機運送上去。這似乎是一個可行的辦法，但一經計算，就讓人搖頭吐舌了：因為光是保證這種超級塔的塔身穩定，塔底就需要占用40多萬平方公里的地盤！這個數字，相當于上海市面積的70倍，或者等于江蘇、浙江、福建和臺灣四省面積的總和！至于塔身需要的建筑材料和建造費用，那就更是一個駭人聽聞的天文數字了！

科學家們還研究了其他的方案，可是，全都沒有得出最滿意的結果

02 直升機救援的啟示

不知道你見過直升機海上救援的畫面沒有？那辦法是很有趣的：擔負救援任務的直升機，飛臨遇難者的上空后懸停不動，然后從直升機上放下一架軟梯來，救援人員沿著軟梯從直升機下到海面上，帶上遇難者后再一道返回直升機。

科學家們從中受到了啟發：能不能從大型同步衛星上也放下一架長長的“天梯”來，從而與地面取得直接的交通聯系呢？經過研究，這個舉一反三的方案，是完全可行的！

不過，要實現這個方案，需要考慮地球的引力（即重力）的影響。因為從同步衛星上吊下來的漫長天梯，無論用什么材料制作，都會受到地心引力的巨大作用，從而產生驚人的重量。這個重量，足夠將同步衛星拉離軌道，最后進人大氣層燒毀！

為了解決這個“吊天梯”的自重問題，科學家們又巧妙地增設了一架“甩天梯”，即從同步衛星開始，再往上“甩出”一架天梯。當這架“甩天梯”的長度達到144 000公里時，它所產生的離心力，就剛好與“吊天梯”的自重抵消，這樣，同步衛星就可以安安穩穩地拖著這一上一下兩條大“宇宙辮子”，正常運行在地球同步軌道上了！

03 太空之路暢通無阻

關鍵問題解決了，科學家們又進而研究“天梯”的形式。很顯然，宇宙天梯那么長，絕對不可能仿照直升機的樣子做成一級一級的軟梯。科學家們采用的方式，是在圓筒形管道中通行密封的電梯。圓筒形管道是用電磁材料或線圈做成的，它本身不需要密封，利用電磁力推動密封的電梯克服重力上升，電源則由同步衛星上的宇宙太陽能電站供給。電梯下降時，由于有地心引力的作用，不用消耗電能，地心引力就可以使它返回地面。

由于未來的大型同步衛星，尤其是其中的移民太空城，人員和物資的輸送量極大，所以，圓筒形的電梯通道的內徑將做得很大，里面可以同時運行兩臺以上的電梯。在垂直方向，每隔一段時間，又可連續發出編好“車次”的各臺電梯，每臺電梯又可以造成多節列車式，這樣一來，一臺電梯就是一輛太空列車，長長的列車晝夜運行，輸送量就非常可觀了！

此外，圓筒形電梯通道與太空城的接口處，有一個雙層門的過渡艙，電梯進出時，太空城的空氣不會跑掉。電梯還可以通過太空城，從“吊天梯”一直開到“甩天梯”里面去。在“吊天梯”和“甩天梯”上，每隔幾百公里或幾千公里，再設置一些“站臺”，需要發射到宇宙中去的低軌道衛星、高軌道衛星和同步衛星，可由電梯運送到相應的站臺口“扔”出去。因此那些衛星只要開動自帶的小型發動機，就可以進人預定的軌道運行了。這比現在用火箭發射各種人造衛星，不知要省事多少倍！

據預測，奇妙的宇宙天梯將會在21世紀末實現。偉大的科學時代，將使人類的太空之路暢通無阻！

（編輯文 墨）