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【太空电梯】 利用火箭进入太空是非常昂贵的一个途径。根据NASA的一份报告指出，在2018年他们要向俄罗斯付约$4.9亿才能把六个宇航员送上太空，也就是$8200万一个席位。 不同的公司发射卫星的花费也不一样，每公吨耗资在$1000万到$3000万之间。 但是除了火箭，其实我们还有一个更经济的选择，那就是太空电梯。 太空电梯的想法可以追溯回1895年，当时俄罗斯科学家Konstantin Tsiolkovsky受到当时刚建成的埃菲尔铁塔的启发，他开始思考，如果能够把铁塔建至35,800公里的高度，就会直达地球静止轨道，那么就不需要火箭也可以把飞船送入太空。他的概念跟我们现在的想法差不多。科幻小说家克拉克在《天堂的喷泉》一书中也提到了主人公修建了一座太空电梯，更是激发了人们对太空电梯的极大兴趣。 2002年，NASA的Brad Edwards鼓励同僚重新思考现代版的太空电梯。Brad Edwards在报告中指出，一个可行的太空电梯应当包括四个部分：缆绳、锚、平衡锤和升降机。电梯部分由耐用的缆绳和机械升降机组成，从地面一直延伸到太空中。升降机和普通电梯一样，可以承载许多吨的设备仪器和人，沿着缆绳来回往返。在地球地面有一个非常重的锚把缆绳牢牢地束缚在地球上，在顶端则是一个平衡锤支撑着缆绳，平衡锤可以当成一个空间站。
虽然这样的一个项目一开始会耗资上百亿，但最终会通过更便宜的太空旅行得到更大的回报。根据2014年国际宇航科学院（IAA）的报告，这种电梯一旦建成，向太空中运送货物的成本将减至$500每千克，而目前用火箭运送的成本约为$20,000每千克。 另外，加拿大斯科科技提出了一个不同的概念设计，并获得了专利。他们的目标是建造高达20公里并且可充气的太空塔，在塔顶端有一个平台可以发射火箭，如此一来可以大大较少燃料的费用。
但所有的太空电梯设计都面临着同一个问题：材料。 【材料问题】 为了建造一个可以达到几万米高空的缆绳，它必须用非常坚实、密致和柔性的材料。这是因为当离地球越来越远的时候引力就越弱，因此缆绳的抗张强度需要支撑自己大约5000公里。 工程师起先认为超柔性和坚韧的碳纳米管可以作为缆绳的材料，但是今年香港理工大学的一项研究排除了这个可能性。不过仍然有科学家坚信碳纳米管是建造电梯的未来。
除了碳纳米管，去年研究人员还发现了一种超薄的新材料“金刚石纳米线”（Diamond nanothreads），是一种由钻石构成的纳米级材料，比碳纳米管强度还要高，未来或许可以成为建造太空电梯的关键。
缆绳所需要的材料目前还没有出现，但是研究人员乐观地认为在2030年前，对的材料肯定会出现（http://online./doi/pdf/10.1089/space.2015.0027）。 虽然研究人员现在面临着材料问题，但是这并没有阻止日本科学家尝试建造太空电梯。比如日本静冈大学设计的STAR-C orbiter已经在前往国际空间站的路上，将在太空测试Kevlar能否成为制作缆绳的材料。日本的大林组也提出要在2050年前制造太空电梯。
另一方面，由于在月球和火星上的引力要比地球弱，在这些小星球上我们已经拥有制作太空电梯缆绳的材料——比如Kevlar。所以太空殖民者在不远的未来就可以利用该项技术。 【太空太阳能】 除了为太空旅行减少大量成本外，太空电梯还有一个潜在的功能，它提供了一个可以产生大量太阳能发电的方式。我们知道有很大的一部分太阳光在进入地球时会被大气层反射，因此在外太空的太阳能电池板可以比地面上的吸收更多的能量，接着直接向地球辐射电力，完全绕过电力线。
关键在于要把英亩大小的太阳能板放置在地球同步轨道的高度，如此的话在未来我们就能以更低廉的成本获取更多的能量。
在日本科幻动漫《机动战士Gundam 00》中描绘了一幅地球完全依赖几个轨道升降机的画面，并且整个星球都依靠太阳能发电作为主要新能源。这样的画面会发生在我们的未来吗？ 目前，虽然我们有许多技术难关需要克服，比如材料、安全性问题等，但似乎也没有任何有说服力的理由让我们停止建造太空电梯的计划。梦想毕竟是要有的，万一实现了呢。 通过以下视频可以帮助你们更清楚的了解整个太空电梯的设计以及挑战： |
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