電梯大家都坐過吧，但你有沒有坐過直衝雲霄，甚至可以一鍵直達太空的電梯？如果真有這樣的太空電梯，那其被稱為現實版的“通天塔”可以說毫不為過。
注意，這可不是小說里才會有的情節，日前，在剛剛結束不久的2022空間技術和平利用（健康）國際研討會上，國際太空電梯聯盟主席、國際宇航科學院院士彼得・斯旺就證實了這一猜想，未來太空電梯或將不再是夢。
人類想象力的又一結晶：太空電梯
人類之所以與其他生物不同，最重要的一點就是我們會思考除了生存之外的東西，而要說什麼是人類思考的所有東西中最璀璨的明珠，非那無與倫比的“想象力”莫屬。
如果沒有想象力，我們只會着眼於眼前的一切，那麼人類歷史上所有的進步將成為空談。舉十九世紀法國知名小說家凡爾納寫的科幻小說，就為不少科學家提供了發明靈感，比如其著作《海底兩萬里》直接催生了現代潛水器，著作《雲之帆》則是推動了現代直升機的誕生。
凡爾納與Argonaut號潛水艇
和上面提到的現代科技一樣，太空電梯最早初只是人們的一種設想。
俄羅斯著名學者康斯坦丁·齊奧爾科夫斯是最早提出太空天梯設想的人，他由於被埃菲爾鐵塔的宏偉所震驚，於是設想了一個建立在巨塔頂端的“天空城堡”，這個城堡的高度遠超人類目前已知的所有建築，將直接建設在距離地球數萬里的靜止軌道上。
人類通過“天空城堡”去往太空的設想
後來，不少科幻作家將太空電梯寫進了自己的科幻小說中，目前已知最早關於太空電梯技術層面的描寫，來自於科幻巨匠阿瑟·克拉克。
在其1978年出版的科幻小說《天堂之泉》中，阿瑟·克拉克直接點明了太空電梯的兩大用途：人們不僅可以通過乘坐電梯去太空觀光，而且太空電梯本身也可以起到運送貨物的作用。
美國宇航局設想的天梯
隨着時代的發展和科技的進步，越來越多的科學家開始逐漸完善太空電梯的設想。1999年，美國宇航局發表了《天梯:太空的先進基礎設施》一文，直接標誌着太空電梯開始從幻想逐漸走進現實。
目前，除了美國宇航局之外，包括歐洲太空署在內的不少宇航局都已經公開對外宣稱，他們正在進行太空電梯的研發，國際太空電梯聯盟也因此而成立。
有了航天飛船，為什麼還要研究太空電梯？
那麼到底什麼是太空電梯呢？它和一般的航天設施相比又有什麼樣的優勢，能夠引得如此多的宇航局競相研發呢？
太空電梯連接近地空間站科幻概念圖
所謂太空電梯，簡單來說，就是一種能夠使人和貨物往返於太空的設備。與普通電梯不同，太空電梯並不是往返於樓層之間，而是直接將人和貨物送往遠在萬里高空的宇宙空間站。
前不久，我國長七火箭發射天舟五號貨運飛船任務取得了圓滿成功，這標誌着中國空間站“天宮”建造任務取得了又一最新進展。據了解，我國將於2022年底徹底完成空間站在軌建造，屆時，中國人將擁有屬於自己的空間站。而中國航天目前取得的一切成就，離不開我國的“長征”系列運載火箭。
中國空間站
自從2011年航天飛機退役後，以液體或者固體燃料為推進劑的運載火箭，就成了目前人類唯一能夠往返太空的載具。雖然部分國家現在已經成功研發出了可供回收的運載火箭，但發射和維護運載火箭的成本仍然居高不下，正因如此，浩瀚無垠的太空才只吸引了少數玩家，大部分國家根本無力參與這場太空“遊戲”。
美國航天飛機+運載火箭
但這些航天強國的錢也不是大風刮來的，目前不少宇航局都在儘力降低自己的運營成本，太空電梯就成了比較好的選擇之一。
1.成本更低
按照國際統一標準，人類運載火箭的發射成本是以公斤來計算的，目前每公斤發射成本大概在6000美元到1.2萬美元不等。雖然聽起來不多，但對於以噸為計算單位的運載火箭來說，發射成本可以說是一個天文數字，實在不是一般國家能承受得起的。
俄羅斯重型運載火箭
與運載火箭相比，由於屬於重複利用設備，太空電梯的運營成本則更為低廉。據科學家計算，倘若建成太空電梯，每公斤物資運輸成本將直接降至500美元左右，如果未來物資運輸都從依靠運載火箭換為依靠太空電梯，將可以節省一大筆費用，這些資金完全可以用作空間站建造、探索月球、星際旅行研究等其他太空項目中。
2.更為環保
除了發射和運營成本較高外，運載火箭還有着極易製造太空垃圾的缺點。
運載火箭分級脫落示意圖
運載火箭主要靠發動機消耗助推劑前進，每一級火箭在燃料消耗完畢後，都會從火箭主體脫落，後在大氣層中自由落體。雖然大部分脫落的火箭會在大氣層中燃燒殆盡，但還是會有不少殘餘在近地空間環繞，由於缺乏空氣摩擦，久而久之，這些殘餘就會成為所謂的“太空垃圾”，給人類帶來極大地困擾。
環繞地球的太空垃圾
太空垃圾小到運載火箭的燃燒殘渣，大到失靈難以回收的各類航天器（如廢棄衛星、廢棄空間站等），它們不但會對其它航天器的安全產生威脅，某些太空垃圾如果落入地面也將帶來不小的損失。
而如果把運載火箭成功替換成太空電梯，將在極大程度上緩解太空垃圾問題，因為運行太空電梯不需要進行火箭脫離等步驟，而且由於和地面接觸更容易維修，所以其不太可能產生太空垃圾。
3.太空旅行前景廣闊
2021年，美國商業太空公司SpaceX的首次商業太空旅行任務項目取得圓滿成功，在此期間，由四位非專業宇航員組成的“全部非專業宇航員機組（all-civilian human）”實現了繞地三天旅行的目標。
機組成員從左到右：克里斯托弗·森布羅斯基、西安·普羅克特、賈里德·艾薩克曼和海莉·阿爾克諾
這只是人類太空旅行的一小步探索，隨着SpaceX、藍色起源、維珍銀河等公司的不斷探索，未來商業太空旅行將逐漸普及。根據瑞銀集團的預測，到2030年，太空旅遊潛在市場價值將高達30億美元，日後前景更是不可限量。
但需要注意的是，由於航天技術複雜，運載火箭運營成本居高不下，現階段商業太空旅行仍然只是少數富人的“蛋糕”。比如這次SpaceX的商業太空旅行任務花費的所有資金，就全部由一位現年38歲美國億萬富翁賈里德·艾薩克曼承擔，這遠遠不是普通家庭能承受得起的。
SpaceX“龍”飛船首次商業載人航天任務成功發射
可以預見，除去必要的技術進步，未來如果想要太空旅行真正的普及全人類，降低成本是頭等大事，而運營成本極低的太空電梯無疑是較好的選擇之一。
從設想走進現實仍需時間
隨着現代科技的不斷發展，太空電梯已經不再是遙不可及的夢想。
建造太空電梯，除去必要的資金投入，最主要的是需要解決一系列的技術難題，目前科學家已經在諸多理論方面取得了不少進展。
1.設計理論逐漸完善
由於建造高度超越人類以往任何一棟建築，因此要想成功造出太空電梯，必須研發全新的建築材料，以使得建築整體的強度和伸展性能夠適應萬米高空。現階段，科學家已經成功研發出了碳納米管和超強石墨烯，這兩種材料被認為能基本滿足建造太空電梯的實際要求。
碳納米管和超強石墨烯結構圖
光有完美的建築材料遠遠不夠，建造太空電梯更需要科學合理的設計方案。目前科學界已經提出了 8 個設計方案，僅在理論上而言，它們都能夠成功建造出完美的太空電梯，而且有不少方案已經在實驗中，離最終落地並不遙遠。
2.細節問題仍待攻克
但要知道，任何一個工程的最終建造，解決宏觀理論問題永遠只是第一步而已。在人類歷史上，不少大國工程雖然理論設計早已成功，但在真正建造過程中，卻都需要解決不少的細節問題，往往這些細節上的困難才是阻礙工程推進的最大困擾。
據科學家介紹，目前離真正建造太空電梯，仍需先解決一系列的細節問題：
太空電梯各個細節
太空電梯跨越萬米高空，何種動力裝置才能滿足推進需求？如果採用火箭推進，那和目前的運載火箭相比怎樣才能優勢明顯？因此人類需要拋棄原有的火箭思路，在地球上建造全新的大功率發動機，以支撐太空電梯的運行。
跨越地月的太空電梯設想圖
高樓電梯速度一旦過快，就會讓人產生不適，既然想要藉助太空電梯實現太空旅行，合適的往返速度就是必須要解決的問題。根據目前的設計方案，太空電梯運行速度約為每小時200公里，理論上由於不需要擔心燃料損耗問題，因此其持續運行時間要比普通運載火箭要更為長久。
未來太空電梯如果實現星際跨越，預計僅用14天就可到達月球，到達火星更是只需要2個月、61天左右的時間。
不同類型的太空電梯概念圖
雖然太空電梯能有效避免天空垃圾的產生，但之前存在的太空垃圾仍會威脅電梯的正常運轉，如果在運行過程中電梯突然遭遇太空碎片衝擊，什麼樣的安全措施能保護乘客和貨物安全？
類似需要解決的細節問題數不勝數，但這並不足以阻礙人類建造太空電梯的腳步，人類歷史的進步就是在一次又一次與技術問題鬥爭中而艱難前進的。
結語
目前，倘若一切技術問題都能得到合理解決，科學家預估最早能在2035年左右使太空電梯投入運行，但作為像國際空間站一樣龐大的太空工程，其實需要各國團結統一，只有集合全人類的力量，太空電梯才能真正從設想走進現實。
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