乘电梯到太空

世界有超过100亿的人口,但到现在为止曾经上过太空的人应该不超过100人,首先因为太空船的燃料费惊人,而且当太空船离开地球时,太空人虽然承受3-5倍的地深吸力,并且当太空船穿过大气层时,人体会受到很大的震动,所以能够上太空的人实在少之有少。

不过,近年有很多人研究太空旅行团,当中最有名的就是维珍集团的主席─Richard Branson,他的理念都是设计一些低廉的太空船,让普通人都可以一尝太空旅游的滋味。另外,日本亦出现了一个名为「Japan Space Elevator Association」(宇宙太空电梯协会) ,它们锐意建造一部可以通往太空的电梯,这样旅客便可以简单地乘坐这部电梯到达太空,而且由于电梯已是室内密封的空间,旅客便不需要穿上太空衣到达太空,并且不需要承受穿过大气层的压力,亦不用需要承受超过3-5倍地深吸力的压力,所以一般体质的人仕都可以上太空。

但是如何建造一座22,000里的电梯呢? 结构又如何承担呢?

现在世界最高的大楼─哈拉法塔都只是840m高,结构部件已是异常巨大,而且做价惊人。如果要做22,000里高的建筑物又谈何容易呢? 甚至可以说是不可能。

 

 

但是日本的一众工程师想出一个绝妙的方法,就是利用超级钢缆把电梯的基坐来连接人造卫星,这样结构部件便会成拉力(extension) 而不是受压(compression) 。简单一点来说,就好像一个链球运动员一样,他用力把链球不断地根据自己的重心而旋转,这样连结的钢缆便成拉力,这便是物理学上所说的Circular motion (圆周运动) 。

在这样的情况,人造卫星就是重量(比喻作链球) ,基坐就比喻作运动员的重心。只要当人造卫星以均速围绕地球旋转,即是旋转的速度与地球自转的速度相同,这样人造卫星便可以以同一角度来与地球连接,而钢缆都不会因此而变得弯曲,无论地球发生海啸、台风都不会影响钢缆的角度,因为它的角度是在乎人造卫星与地球之间的角度,除非地球出现大地震/地壳移动,否则钢缆的角度是不变的。电梯便可以根据这角度来运送旅客至太空。

现在的挑战是如何制造一条比钢强180的纳米炭纤维的钢管,现在这电梯需要的纳米炭纤维钢管都要比现存的强4倍。所以现在由日本大学的教授来研究这物料,而整个研究项目可达至600亿港元,现在整个研究项目不是由日本政府全资研究,反而是由多个财团合资发展。

不过,奇怪的是就算可以带来大量的旅客都未必可以收回600多亿的投资成本,这项目到底为何可以吸引如此多的财团来参与投资呢?

这电梯不单可以把人送到太空,还可以把垃圾/高污染的废物送至外太空,这样便可以解决地球过多垃圾的问题。

另外,如果要把人造卫星的转速调至与地球自转相同的话,人造卫星的就必须要在地球赤道之上,所以赤道之上的空间同样是地球资源的一部分,但是由于现在联合国没有权力控制/管理太空的资源,因此各国都不断尽快放出人造卫星来霸占赤道之上的空间,而这部电梯将可以有助已占领太空的国家进一步统战太空。

最重要的一点,现在月球上其中一种的矿石拥有helium-3,这是高效能的能源,现在研究发现只要25吨的矿石(一艘穿梭机的份量)便足以整个美国使用一年。如果这部电梯可以连接到月球的话,便可以定时派人/机械人到月球开采矿石,不用使用穿梭机这般高风险和高成本的方法来开采,这电梯的出现便可以为自身的国家/地球带来源源不绝的能源和无限的财富,甚至可以控制未来的世界。

 

关于Japan Space Elevator Association

http://jsea.jp/en/

关于月球能源:

http://www.abc.net.au/news/newsitems/200411/s1252715.htm