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美国计划十年内造月球太空梯

时间:2018-01-06 07:09:34 浏览量:
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根据太空梯的设想,美宇航局以及竞赛举办方——“飞向太空基金会”已经有了一个蓝图。他们所谓的太空梯,是将一个细长轻薄的带状提升系统拴在一个类似于船锚的平衡锤上,在地球轨道之外保持相对平衡。

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早在19世纪晚期,就有人提出了太空梯概念,虽然历经数十年研究,但太空梯描绘的廉价轨道之旅的远景,可能距现实仍然遥远。最大的挑战在于没有人能用超轻、超强度碳纳米管成功造出数万公里长的缆绳。不过,美国企业家迈克尔-莱恩认为,利用现有材料就可以制造从月球表面延伸出来的“月球梯”。

对缆绳强度的要求降低

莱恩表示,他依旧会对基于地球的太空梯概念“投入巨资”,不过,眼下他已将工作重心转向月球梯,只要从事大量研究,拥有足够资金,月球梯完全有可能在10年内建成。他在接受采访时称:“我提出的时间表尚存在疑问。我们不久便将实现这个梦想,或许在5到7年内。”由于月球引力仅仅是地球的六分之一,这可以大大降低对缆绳强度的要求。现有一种适于制造月球梯的材料是Zylon合成聚合物,这种材料具有高强度、高耐热性等特点。

此外,构成月球梯的组件相对较轻,小型火箭就能将它们发射到月球。莱恩说:“按照月球梯的物理学标准,我们似乎可以利用标准型号的阿特拉斯火箭和德尔塔火箭发射月球梯的组件。这是一个你不必建造像土星5号火箭这样庞然大物的重大事件。”虽然莱恩表示相信月球梯在5至7年内建成是可行的,但在如此短的时间内不出任何问题,仍然是不可能完成的任务。

最大的障碍可能是如何利用一个用Zylon材料建成的6立方米的结构。莱恩说:“这确实是我们面临的最大挑战。”同时,建造如此复杂的系统还涉及到大量未知难题。莱恩说:“我过去在谈起太空梯时,曾说我们连可能遇到的问题都不清楚,更何况是答案。对于月球梯的建造来说,这更是事实。”另一个障碍是资金。不过,相比从地面架起的太空梯,月球梯的建设成本可能会少一些。

基于地面的太空梯基本上就是一条长长的缆绳——也许长达6.2万英里(约合10万公里),一端固定在地球上,另一端固定在地球同步轨道的平衡物(如大卫星)上。在引力和向心加速度的作用下,缆绳或丝带可以保持僵硬,小电梯或“升降机”可以向上移动太空梯,而耗费的能量和费用仅是将物体发射到轨道的极小部分。

穿越地月系拉格朗日L1点

一旦太空梯建造完成,利用其向轨道运送货物的成本约为每磅数百美元,相比之下,用航天飞机发射卫星的成本则高达每磅7000美元。月球梯至少需要长达3.1万英里(约合5万公里)的丝带,以月球上可见区域中心位置附近为基点,穿越地月系拉格朗日L1点。小型阿特拉斯火箭和德尔塔火箭可以将组件发送至地月系拉格朗日L1点,然后以这个点为轴,分别将Zylong缎带向地球和月球两个方面延伸。

莱恩说:“你可以使用作为阿特拉斯火箭平衡物的一部分。但这是非常小的平衡物,也就是说,来往于月球的货物会非常小。这不像是太空梯,你将可以每周将100吨的货物送上太空。而月球梯是非常小的系统,只能运输200至250千克的货物。”

莱恩举例说,日本“隼鸟”号探测器的整个样本回收装系统最近返回地球的小行星样本重量只有大约20千克。这也让莱恩开始设想月球梯的首次任务:取样返回任务。他说:“在5到7年后或许可以实施月球取样返回任务,我认为这是一个相当合理的设想。”莱恩表示,一旦初始阶段的月球梯投入使用,我们可以利用基于地球的太空梯的相同概念,用更多丝带去强化它的强度。

当然,月球梯的投入巨大,虽然第一阶段可能比太空梯投入少,但月球梯的后续建造耗资巨大,相比太空梯会耗费更长时间。莱恩说:“我们对成本尚未做出一个完整的估算,但相比于阿特拉斯火箭和德尔塔火箭,这是一个合理的投入。成本总共可能只有数亿美元,而不是数十亿美元。”

或成前往火星的中转站

莱恩当前已经有了月球梯的总体构想和规划。他说:“这不是去到月球上插面旗帜,或是留个脚印,而是涉及到美宇航局预算核心部分,聚焦于技术开发与基础设施建设,保证航天探索顺利进行。而这恰恰是我们希望通过开发月球梯实现的目标。接着,我们会开始建造月球前哨站或研究实验室。我们提出了一端使用平衡物,一端使用栖息地的构想。如果我们可以将一组太空舱组合起来,它们就构成了极佳的平衡物,这一定会让人感兴趣。”

“有人认为,如果你的目标是火星,那么到月球的吸引力就不大了,也有许多人认为燃料库更有意义。我们可能会是一些长期任务的绝佳燃料库,因为我们需要这多余的质量。在太空梯,平衡物基本上都是死物。对于月球梯来说,它会变成一个工作环境。所以,有些人通过它去月球,有些人将它当作前往火星中途加油和维修的站点。一旦它投入使用,鉴于阿特拉斯火箭和德尔塔火箭的成本,你前往月球就有了安全可靠的途径。这将带来巨大的影响。”

莱恩表示,他不希望给人留下这样的印象,即他和其他对这个概念感兴趣的人已将一切谋划好了:“我们对这个概念做了足够的研究,知道它是可行和有趣的,可能用不了多久就能实现,这也是我们正在提出解决之道的原因。”莱恩和其他对太空梯感兴趣的研究人员将要举办一系列研讨会,深入探讨这个概念,解答一些人提出的疑问。第一个研讨会将于7月29日至8月1日在西雅图举行。

对月球梯项目寄予厚望

莱恩在2003年创建了LiftPort公司,用于开发太空梯,但这家一度有14名全职员工的公司,在2007年陷入财务危机。他将月球梯看作是LiftPort公司重获新生的关键。他说:“这是一个复兴计划,重新崛起的机会。我会将自己从太空梯吸取到的经验应用于这个全新概念。”

“在开发太空梯的过程中,我的所有资金全部来自于房地产,我的需要在资金上可以得到保证。但这一次有所不同。对于我们来说,建造月球梯恰恰是让我们走出财务困境的一条途径。”莱恩最后表示:“我认为这同样是一个可以赚钱的项目。我们会在此过程中获得新的发现,最终令我们开发出与月球毫不相干的产品和服务。”

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编辑:时雨
关键词: 太空梯
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