科学,让神话变成现实!通往太空城的天梯

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  一架新颖而又奇特的电梯,从地面徐徐升起。紧接着,它加快了上升速度,在漫长的圆筒形电梯通道里,风驰电掣般地向太空飞奔而去!乘坐电梯的都是普通的旅客,他们通过电梯通道上的大透明窗,俯瞰着无边无际的大地。转眼间,大地变成了一颗美丽的蓝色巨球,人们这才惊觉,电梯已经上升到了广袤无垠的宇宙中……
  这是神话吗?不,这是未来的宇宙天梯在运行时的真实镜头!
  01同步卫星上的方案
  宇宙天梯居然能像高层楼房里的电梯那样,用漫长的大圆管子做成电梯通道,将宇宙中运行的人造卫星,与地面上固定的地点连接起来,使那些不是宇航员的普通旅客,也能乘电梯自由自在地在宇宙和地球之间旅行,这真是一个大胆的设想!然而,这个令人神往的方案,是科学家们经历了一番废寝忘食的思考和实验,才慎重提出来的哩!卜 原来,在围绕地球运行的人造卫星中,有一种叫作“地球同步卫星”,它们运行在地球赤道上空大约35800公里的轨道上。对于地球上任意一点来说,这些同步卫星全都是静止不动的,它们就好像一个个高悬在无形电杆上的电灯。由于有“不动”的特点,所以科学家们计划将来把大量的大型人造卫星,放置在这个同步轨道上。例如,未来的大型宇宙太阳能电站、大型通信和广播电视站、大型多学科天空实验室,以及大型宇宙移民太空城等。总之,在地球上,将有大量的人员和物资,需要频繁地运送到形形色色的同步卫星上。
  这么多的人员和物资,采用什么方法进行运送呢?科学家们首先想到的,当然是用火箭发射的宇宙飞船。但是,这样的方案运费是非常高昂的,现代宇宙航行的实践已经证明,每运送1公斤重的物体到卫星轨道上去,就要花费数万元的代价。也就是说,一位体重30多公斤的少年朋友,从地球到太空城去游览一番,至少要花60多万元的“路费”,这真是不可思议!未来的宇宙太空城,移民人数将以千万计,需要运送的物资则用亿吨来计算,如果全都采用火箭发射的宇宙飞船来运输,那显然是不可能的!
  近代的航天飞机具有宇宙飞船和普通飞船的双重功能,可以往返于宇宙、地球之间运送人员和物资。但是,航天飞机的升空仍然需要火箭,并且它本身的造价也十分昂贵,每架航天飞机的容积又极其有限,如果全部依靠它,将大量的移民和物资运送到太空城里去,那仍然是得不偿失的。
  由于同步卫星对于地球上任意一点来说都是静止不动的,因此,有人别出心裁地想出了一个“高塔方案”。这个方案是从地面开始,建造一座高达35 800公里的超级塔,塔顶与大型同步卫星的人口处相连,人员和物资通过塔内的升降机运送上去。这似乎是一个可行的办法,但一经计算,就让人摇头吐舌了:因为光是保证这种超级塔的塔身稳定,塔底就需要占用40多万平方公里的地盘!这个数字,相当于上海市面积的70倍,或者等于江苏、浙江、福建和台湾四省面积的总和!至于塔身需要的建筑材料和建造费用,那就更是一个骇人听闻的天文数字了!
  科学家们还研究了其他的方案,可是,全都没有得出最满意的结果
  02 直升机救援的启示
  不知道你见过直升机海上救援的画面没有?那办法是很有趣的:担负救援任务的直升机,飞临遇难者的上空后悬停不动,然后从直升机上放下一架软梯来,救援人员沿着软梯从直升机下到海面上,带上遇难者后再一道返回直升机。
  科学家们从中受到了启发:能不能从大型同步卫星上也放下一架长长的“天梯”来,从而与地面取得直接的交通联系呢?经过研究,这个举一反三的方案,是完全可行的!
  不过,要实现这个方案,需要考虑地球的引力(即重力)的影响。因为从同步卫星上吊下来的漫长天梯,无论用什么材料制作,都会受到地心引力的巨大作用,从而产生惊人的重量。这个重量,足够将同步卫星拉离轨道,最后进人大气层烧毁!
  为了解决这个“吊天梯”的自重问题,科学家们又巧妙地增设了一架“甩天梯”,即从同步卫星开始,再往上“甩出”一架天梯。当这架“甩天梯”的长度达到144 000公里时,它所产生的离心力,就刚好与“吊天梯”的自重抵消,这样,同步卫星就可以安安稳稳地拖着这一上一下两条大“宇宙辫子”,正常运行在地球同步轨道上了!
  03 太空之路畅通无阻
  关键问题解决了,科学家们又进而研究“天梯”的形式。很显然,宇宙天梯那么长,绝对不可能仿照直升机的样子做成一级一级的软梯。科学家们采用的方式,是在圆筒形管道中通行密封的电梯。圆筒形管道是用电磁材料或线圈做成的,它本身不需要密封,利用电磁力推动密封的电梯克服重力上升,电源则由同步卫星上的宇宙太阳能电站供给。电梯下降时,由于有地心引力的作用,不用消耗电能,地心引力就可以使它返回地面。
  由于未来的大型同步卫星,尤其是其中的移民太空城,人员和物資的输送量极大,所以,圆筒形的电梯通道的内径将做得很大,里面可以同时运行两台以上的电梯。在垂直方向,每隔一段时间,又可连续发出编好“车次”的各台电梯,每台电梯又可以造成多节列车式,这样一来,一台电梯就是一辆太空列车,长长的列车昼夜运行,输送量就非常可观了!
  此外,圆筒形电梯通道与太空城的接口处,有一个双层门的过渡舱,电梯进出时,太空城的空气不会跑掉。电梯还可以通过太空城,从“吊天梯”一直开到“甩天梯”里面去。在“吊天梯”和“甩天梯”上,每隔几百公里或几千公里,再设置一些“站台”,需要发射到宇宙中去的低轨道卫星、高轨道卫星和同步卫星,可由电梯运送到相应的站台口“扔”出去。因此那些卫星只要开动自带的小型发动机,就可以进人预定的轨道运行了。这比现在用火箭发射各种人造卫星,不知要省事多少倍!
  据预测,奇妙的宇宙天梯将会在21世纪末实现。伟大的科学时代,将使人类的太空之路畅通无阻!
  (编辑文 墨)
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