坐“太空电梯”出入太空 _太空

奈米科技提供了高强度、轻质量的纤维来制作太空电梯的缆线。绘图：PAT RAWLING, NASA
（报道）据美国国家地理：想靠纤细的绳索登上月球吗？可搭载卫星进入地球同步轨道（geosynchronous orbit）的「半套」太空电梯（space elevator），可能就是这趟月球之旅的车票。
在期刊《Acta Astronautica》里，研究学者指出若搭乘两端都架在外太空（无缆线系于地球）的太空电梯，可能可以省下四成飞到高轨道（high orbit）的太空旅行费用。
【坐“太空电梯”出入太空】受到科幻大师亚瑟． C．克拉克（Arthur C. Clarke）1979年的小说《天堂的喷泉》（The Fountains of Paradise）启发，科学家长年专研这个全套太空电梯的概念。若是可行，太空电梯将从地球表面的赤道点出发进入太空，升降长度是地球与月球距离的1/4 。而半套的太空电梯虽然升降长度不到一半，但就不必将缆绳的一端架设在地球。
「我认为和全套太空电梯相去不远的半套太空电梯，绝对更值得探索，」太空工程师史蒂芬．柯罕（Stephen Cohen）表示，他是加拿大蒙特娄瓦尼尔学院的物理教授和部落格The Engineer's Pulse的经营人，没有参与这项新发表的研究。
而在太空电梯之后的交通选择则是高成本的太空火箭，现今以火箭搭载物品到一般通讯和电视卫星驻行的地球同步轨道，运送成本大约为每公斤25000美元。
麦吉尔大学的研究提出不同看法，他们认为以目前的材料强韧度来看，并不足以支撑巨大的全套太空电梯到达预设的高度。相反地，若是较小型的电梯就有希望多了。
「我们可以把它当作全套太空电梯的第一块组件，」加拿大蒙特娄麦吉尔大学的帕蜜拉．伍（Pamela Woo）表示，她是研究的共同发表人。「我们可以从半套太空电梯开始，或许以后再延伸到地球。」
节省能源
如果真的建造了半套太空电梯，会有以下这四个部分：基座、平衡锤、栓绳和爬升器。

基座会架设在低轨道（low Earth orbit）的某处，从地球表面上方大约160到2000公里的高度都可以算是低轨道的范围。

火箭 vs. 电梯
在这份研究中，伍和她另一名麦吉尔大学的共同发表人亚伦．密斯拉（Arun Misra）计算了以两种不同路线从低轨道发送太空飞行器到地球同步轨道所需的能量。一个是以火箭搭载太空飞行器直接进入地球同步轨道；另一个则是先以火箭带着太空飞行器到半套太空电梯的基座，然后再用爬升器运载到地球同步轨道。
在大多数的演算方案里，半套太空电梯的耗能都远远低于传统的火箭运输。「大致说来，使用较长的栓绳可以省下更多能源，」伍解释。
把发射到低轨道所省下的费用纳入考量，其运送成本约为每公斤5000到1万美元，比起直接发射到地球同步轨道算是便宜很多。
柯罕建议如果电梯是以太阳能发电，可能还可以省下更多能源。但他也表示，全套太空电梯会更好，因为就完全不需要火箭了。
国际太空电梯联盟（International Space Elevator Consortium）会长彼得．史旺（Peter Swan）也表示同意。「如果继续以火箭作为太空交通工具，我们就注定要待在又震又晃又吵、成本又高的空间里运行。」

撰文：Joseph Bennington-Castro