乘電梯到太空

世界有超過100億的人口,但到現在為止曾經上過太空的人應該不超過100人,首先因為太空船的燃料費驚人,而且當太空船離開地球時,太空人雖然承受3-5倍的地深吸力,並且當太空船穿過大氣層時,人體會受到很大的震動,所以能夠上太空的人實在少之有少。
不過,近年有很多人研究太空旅行團,當中最有名的就是維珍集團的主席─Richard Branson,他的理念都是設計一些低廉的太空船,讓普通人都可以一嚐太空旅遊的滋味。另外,日本亦出現了一個名為「Japan Space Elevator Association」(宇宙太空電梯協會) ,它們銳意建造一部可以通往太空的電梯,這樣旅客便可以簡單地乘坐這部電梯到達太空,而且由於電梯已是室內密封的空間,旅客便不需要穿上太空衣到達太空,並且不需要承受穿過大氣層的壓力,亦不用需要承受超過3-5倍地深吸力的壓力,所以一般體質的人仕都可以上太空。
但是如何建造一座22,000裡的電梯呢? 結構又如何承擔呢?
現在世界最高的大樓─哈拉法塔都只是840m高,結構部件已是異常巨大,而且做價驚人。如果要做22,000里高的建築物又談何容易呢? 甚至可以說是不可能。

但是日本的一眾工程師想出一個絕妙的方法,就是利用超級鋼纜把電梯的基坐來連接人造衛星,這樣結構部件便會成拉力(extension) 而不是受壓(compression) 。簡單一點來說,就好像一個鏈球運動員一樣,他用力把鏈球不斷地根據自己的重心而旋轉,這樣連結的鋼纜便成拉力,這便是物理學上所說的Circular motion (圓周運動) 。
在這樣的情況,人造衛星就是重量(比喻作鏈球) ,基坐就比喻作運動員的重心。只要當人造衛星以均速圍繞地球旋轉,即是旋轉的速度與地球自轉的速度相同,這樣人造衛星便可以以同一角度來與地球連接,而鋼纜都不會因此而變得彎曲,無論地球發生海嘯、颱風都不會影響鋼纜的角度,因為它的角度是在乎人造衛星與地球之間的角度,除非地球出現大地震/地殼移動,否則鋼纜的角度是不變的。電梯便可以根據這角度來運送旅客至太空。
現在的挑戰是如何製造一條比鋼強180的納米炭纖維的鋼管,現在這電梯需要的納米炭纖維鋼管都要比現存的強4倍。所以現在由日本大學的教授來研究這物料,而整個研究項目可達至600億港元,現在整個研究項目不是由日本政府全資研究,反而是由多個財團合資發展。
不過,奇怪的是就算可以帶來大量的旅客都未必可以收回600多億的投資成本,這項目到底為何可以吸引如此多的財團來參與投資呢?
這電梯不單可以把人送到太空,還可以把垃圾/高污染的廢物送至外太空,這樣便可以解決地球過多垃圾的問題。
另外,如果要把人造衛星的轉速調至與地球自轉相同的話,人造衛星的就必須要在地球赤道之上,所以赤道之上的空間同樣是地球資源的一部分,但是由於現在聯合國沒有權力控制/管理太空的資源,因此各國都不斷盡快放出人造衛星來霸占赤道之上的空間,而這部電梯將可以有助已佔領太空的國家進一步統戰太空。
最重要的一點,現在月球上其中一種的礦石擁有helium-3,這是高效能的能源,現在研究發現只要25噸的礦石(一艘穿梭機的份量)便足以整個美國使用一年。如果這部電梯可以連接到月球的話,便可以定時派人/機械人到月球開採礦石,不用使用穿梭機這般高風險和高成本的方法來開採,這電梯的出現便可以為自身的國家/地球帶來源源不絕的能源和無限的財富,甚至可以控制未來的世界。

關於哈拉發塔:
http://blog.sina.com.cn/s/blog_60a67d9e0100hwx2.html

關於Japan Space Elevator Association
http://jsea.jp/en/
關於月球能源:
http://www.abc.net.au/news/newsitems/200411/s1252715.htm