太空电梯（不用电梯井的新型电梯）

在上个世纪，人类做了一些了不起的事情。1903年莱特兄弟发明了第一架飞机后，我们只用了66年就把人送上了月球。我们的工程和科学能力显然是惊人的，但也许是时候让我们看看超越以往任何想象的挑战了……也许是时候建造Tai 空电梯了。

什么是阿泰空电梯？

Tai 空电梯的概念最早是由KonstantinTsiolovsky在1895年提出的。他就是那个提出著名的“火箭方程式”把火箭送进泰空(从根本上说，他对泰空事业的贡献

Zilovsky的Tai 空电梯概念的灵感来源于埃菲尔铁塔，埃菲尔铁塔大约在同一时期建造。

他想知道人类是否可以建造一座足够高的塔，塔顶可以延伸到Tai 空很远的地方，这样我们就可以不用发射火箭就可以到达那里，而只需要在这座高得离谱的建筑上跳上电梯，越过万有引力的屏障就可以到达那颗恒星！

目前，世界上最高的建筑是迪拜的哈利法塔，高829.8米(2722英尺)。它保持着人类创造的最高建筑的纪录，超过了之前华沙无线电桅杆646.38米(2120.7英尺)的纪录，该纪录实际上是在建设过程中倒塌的。可行的Tai 空电梯必须至少有35，786公里(22，236英里)高，这是物体到达地球静止轨道的高度。相比之下，如果哈利法塔只有咖啡杯那么高(8.25cm)，那么Tai 空电梯的高度将是3.56km——比哈利法塔的实际高度高4.3倍！

哈利法塔，图片来源:蚂蜂窝

地球静止轨道是从地球表面到赤道的高度。物体完成一次公转所需的时间与地球自转周期相同，即一天。从本质上来说，这意味着如果你的航天器在地球静止轨道上，就在地球上某个点的上方(比如印尼的昆迪安在赤道上)，那么你永远不会相对于那个点运动。所以，如果你向下看，城市永远保持在你的下方，如果你在轨道上，城市永远不会相对你移动。

Tai 空电梯应该用什么做的？

记住，36000公里(到达地球静止轨道)是我们需要到达的最低高度，电梯正常工作需要的时间太长了。但是，质心必须在地球静止轨道的高度；再低，系统就会变得不稳定。理想情况下，Tai 空电梯的高度约为10万公里(6.2万英里)。想想看...我们所说的覆盖距离实际上是到月球距离的三分之一！在这个距离内，我们将不得不开始在Tai 空建造大多数电梯，几艘大型飞船和数千人将在零重力状态下建造这座塔。

请记住，36000公里(到达地球静止轨道)是我们让Tai 空电梯正常运行所需的最低高度。

但是，质心必须在地球静止轨道的高度；再低一点，系统就会变得不稳定。理想情况下，Tai 空电梯的高度约为10万公里(6.2万英里)。想想看…我们讨论的距离其实是到月球距离的1/3！在这样的距离下，我们将不得不开始在Tai 空建造大多数电梯，这取决于几个大型Tai 空飞船和数千人在零重力下建造塔的努力。

另一种方法是将一个巨大的带状线轴发射到地球静止轨道，然后将其放下地球，而另一个线轴向上(远离地球)释放，以抵消该力并留在轨道上。最初的航天器将留在地球静止轨道上，并有两个方向延伸的长电缆。这个想法看起来像是科幻小说里的东西，事实也确实如此。这项工作所需的工程和材料技术比我们目前的能力要先进得多。

Tai 空电梯需要极高的抗拉强度来抵消把这个十万公里的巨大结构拉下来的重力和把它拉起来的配重的离心力和惯性(后面会讲到)。它需要在极端的高温和低温、来自大气的不可预测的力以及来自外层的辐射中保持稳定并发挥作用空。最重要的是，它必须在不断撞击的微小陨石和太阳风粒子中存活下来。真的有一种物质符合所有这些要求吗？我们认为碳纳米管可能是答案。

碳纳米管

碳纳米管是纳米工程的圆柱形碳结构；在自然界中，我们找不到它们，也很难制造它们。它们是迄今为止发现的最坚硬、最牢固的材料，抗拉强度高，正是我们需要的那种电梯材料。它们也是导电的，所以我们可以在不铺设额外电线的情况下为登山者或电梯供电。

然而，即使碳纳米管电缆强度很大，但碳纳米管电缆在断裂前只能支撑其自身重量约5000至7000km，远远小于Tai 空电梯所需的10万km。话虽如此，但技术进步最终可能会让我们达到一个可行的阶段，来生产合适的材料或操纵我们已经拥有的材料。

平衡锤

Tai 空电梯的顶部也会需要对重。换句话说，电梯必须固定在很重的物体上，就像固定在地下一样。你建的电梯越高，这个配重就需要越轻，以抵消你加在缆绳上的额外质量。配重是必要的，以确保地球静止轨道高度以上的质量与其以下的质量大致相同；因此，向上拉动系统的离心力等于向下拉动系统的重力。

如果我们建造最低高度为35，786公里(22，236英里)的阿泰空电梯，配重将需要很大，大到月球的三分之一大小。一种方法是捕获一颗小行星，并将其送入绕地球轨道，届时我们可以建造一部电梯前往。如果在大约6500万年前有伟大的人类工程师，那颗消灭恐龙的小行星可能会被用来建造Tai 空电梯...

如果你的电梯高度超过50000公里，它的顶部会快速绕地球运动，达到所谓的逃逸速度，也就是你会飞出绕地球的轨道。到了那个时候，你可以简单地跳出电梯，到达月球，尽管你的轨道计算必须非常精确，以避免飘入Tai 空。如果恒星(或行星)排成一行，那么你将有足够的速度使用延伸到100，000公里的电梯来计划你的木星之旅。

如果这么难，为什么还要造阿泰空电梯？

这些问题似乎都没什么作用。考虑到物理、科学和经济的限制，建造Tai 空电梯几乎是不可能的。再者，有必要吗？我们已经可以把东西送到Tai 空了，国际空站上都有人住(虽然是在450km左右的近地轨道，不是10万km)。答案是成本。目前，将一磅(0.45千克)有效载荷送入绕地球轨道的成本约为1万美元；对于星际旅行来说，这个成本会高很多。Tai 空电梯建成后，发送同样有效载荷的成本将在90美元左右，成本将降低99%。

Tai 空电梯的建造将是人类迄今为止最雄心勃勃的工程。这使得莱特兄弟的成就相比之下显得微不足道，虽然意义重大。似乎人类总是通过自己的工程能力找到超越自己的方法。我们总是在寻找下一个需要克服的障碍和挑战。也许建造Tai 空电梯所需的技术和人力已经超出了我们今天的想象，但是不要忘记，在150年前，飞行对于人类来说还是一个遥远的梦想。从这个角度来说，我真的不知道我们离造10万公里的Tai 空电梯还有多近！