乘太空電梯 上九天攬?jiān)?/h1>
2004-04-29 00:00:00朱怡
語(yǔ)文世界(教師版) 2004年12期
自從前蘇聯(lián)宇航員加加林第一次遨游太空開啟了太空時(shí)代以來，那些向往更廣闊的宇宙空間的科學(xué)家們就無時(shí)無刻不在夢(mèng)想著創(chuàng)造更加便捷的方式，讓人類能夠方便地往來于地球和太空之間。1970年，美國(guó)物理學(xué)家皮爾森提出建造“太空電梯”的設(shè)想，而當(dāng)時(shí)人們的反應(yīng)就是讓他去“改行寫科幻小說”。無獨(dú)有偶，1979年英國(guó)著名科幻作家阿瑟·克拉克在他的小說《天堂之泉》中也提出了這樣一個(gè)驚世駭俗的構(gòu)想：他設(shè)想在地球赤道上空的一顆地球靜止軌道衛(wèi)星上向下伸展出一個(gè)梯子，由于地球靜止軌道衛(wèi)星在天空中相對(duì)地面沒有移動(dòng)，所以人類可以乘坐電梯到達(dá)近地宇宙空間去觀光旅游。“太空電梯”的實(shí)現(xiàn)將是人類一次重大的科技飛躍，能否美夢(mèng)成真，讓我們拭目以待……
（伊 帆）
絕非科學(xué)幻想
1979年，英國(guó)著名科幻作家阿瑟·克拉克在他的小說《天堂之泉》中提出了一個(gè)驚世駭俗的大膽構(gòu)想：建一部長(zhǎng)達(dá)10萬千米的“太空電梯”，讓人類乘坐該電梯到太空觀光旅游。當(dāng)時(shí)，許多人都嘲笑他的想象力太豐富，認(rèn)為這是癡人說夢(mèng)話。但如今，這個(gè)設(shè)想將變成現(xiàn)實(shí)。
2003年9月15日，在美國(guó)圣達(dá)菲召開的研討會(huì)上，70多位科學(xué)家和工程師們指出，近年來在材料科學(xué)方面所取得的進(jìn)步，尤其是碳納米管的迅速發(fā)展，為建造太空電梯奠定了基礎(chǔ)，同時(shí)也意味著克拉克的提法不再是科學(xué)幻想。在會(huì)上，他們一致對(duì)建造太空電梯這一方案表示贊同，并表示很快將付之行動(dòng)。另外，美國(guó)航空航天局也不再對(duì)這一科學(xué)幻想進(jìn)行嘲笑，轉(zhuǎn)而開始將數(shù)百萬美元的資金投入到這一開發(fā)工程上。
藍(lán)圖已具雛形
①按照專家們的構(gòu)想，太空電梯的核心部分將是一條距離地表近10萬千米長(zhǎng)的纜繩。②建造之初，需要發(fā)射一枚地球同步衛(wèi)星攜帶纜繩進(jìn)入太空，并使這枚地球同步衛(wèi)星置于纜繩的軌道上。③然后把纜繩重的一端扔向地球，并將其固定在位于太平洋中部、遠(yuǎn)離航空器運(yùn)行路線和運(yùn)輸通道的基站，另一端則在太空中展開。④期間，要讓機(jī)械升降師能夠從地面爬上纜繩，把人造衛(wèi)星、空間探測(cè)器甚至太空觀光者從纜繩一端送到另一端。
當(dāng)然，為了使纜繩不至于墜落，必須給它足夠的離心力，使它隨著地球一起旋轉(zhuǎn)時(shí)，依靠旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力來抵消地球的吸引力，以確保太空電梯能夠從地球到太空豎直起來。軌道上的地球同步衛(wèi)星可以起到這樣的作用。由于人造衛(wèi)星是與地球旋轉(zhuǎn)同步的，因此將確保太空電梯軌道重心保持在軌道的三分之一處，即距離地球3.6萬千米處，從而確保軌道運(yùn)行在發(fā)射臺(tái)正上方。與此同時(shí)，纜繩的另一端可能連接到一個(gè)在太空中繞地球軌道運(yùn)行的物體（如某顆小行星）上，使得離心力和重力剛好抵消，起到平衡的作用。
當(dāng)電梯運(yùn)行時(shí)，地球同步衛(wèi)星將提供足夠的壓力，當(dāng)首節(jié)電梯運(yùn)行至目標(biāo)地后則作為平衡裝置；其后，電梯可利用地面基站發(fā)射的激光轉(zhuǎn)化為電力，沿軌道來回運(yùn)行。
材料至關(guān)重要
纜繩要經(jīng)受離心力和重力這兩股力的牽制，其最大的難關(guān)是要找到合適的材料，其必須異常堅(jiān)硬、異常輕巧，具有抗腐蝕性。經(jīng)過專家論證，認(rèn)為較理想的材料是碳納米管。碳納米管是一些極其微小、纖細(xì)的真空管，它們像鉆石一樣堅(jiān)硬，卻又柔韌得足以形成纖維。從理論上講，大約1米寬的像紙一樣薄的納米管就可以支持太空電梯的重量。
目前，盡管還沒有科學(xué)家能夠成功地制造出這種纖維，但美國(guó)肯塔基大學(xué)的碳納米技術(shù)專家已經(jīng)取得了不小的進(jìn)展，專家們對(duì)此抱以樂觀的態(tài)度。有專家甚至樂觀地估計(jì)，第一架太空電梯將在10年后建成。
由于太空電梯的制造和發(fā)射成本將比火箭低得多，可以預(yù)料，一旦價(jià)廉物美的太空電梯問世，將會(huì)使火箭面臨被淘汰的威脅。
（選摘自《中學(xué)科技》2003年第10期）
閱讀提示
這是一篇科普小論文，命題是科幻作家阿瑟·克拉克在他的小說《天堂之泉》中提出的一個(gè)大膽構(gòu)想。根據(jù)這個(gè)幻想，科學(xué)家作出推斷，并進(jìn)行了初步研究，得出結(jié)論：“乘太空電梯，上九天攬?jiān)隆苯^非科學(xué)幻想。然后介紹了科學(xué)家們構(gòu)想的“藍(lán)圖已具雛形”，較為理想的材料發(fā)展迅速。全文用三個(gè)小標(biāo)題分三個(gè)小論點(diǎn)進(jìn)行論證，論述簡(jiǎn)明扼要，言簡(jiǎn)意明。我們也曾讀過毛澤東主席的“可上九天攬?jiān)拢上挛逖笞谨M，談笑凱歌還”的詞句，我們相信，在科學(xué)家們的共同努力下，“太空電梯”的實(shí)現(xiàn)一定為期不遠(yuǎn)。
探究練習(xí)
1.本文第一個(gè)小標(biāo)題“絕非科學(xué)幻想”（指“太空電梯”）的論斷依據(jù)，表述正確的一項(xiàng)是（ ）
A.阿瑟·克拉克《天堂之泉》中的大膽構(gòu)想，雖然是科學(xué)的幻想，但又是實(shí)事求是的。
B.嘲笑阿瑟·克拉克的想象力太豐富，認(rèn)為他是癡人說夢(mèng)，并沒有拿出證據(jù)反駁。
C.近年來，經(jīng)過70多位科學(xué)家的研究，材料科學(xué)方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。
D.更為可靠的依據(jù)是碳納米管的迅速發(fā)展，為建造太空電梯奠定了基礎(chǔ)。
2.本文第二個(gè)小標(biāo)題“藍(lán)圖已具雛形”中，第1段文章的層次關(guān)系用圖形表示，正確的一項(xiàng)是（ ）
3.“離心力”“重力”兩個(gè)科學(xué)概念在文中的內(nèi)涵各指的是什么？“重力”與“地心引力”概念的內(nèi)涵相同嗎？
答：離心力：
重力：
4.第三個(gè)小標(biāo)題關(guān)于“材料至關(guān)重要”的原因分析，表述正確的一項(xiàng)是（ ）
A.材料必須異常堅(jiān)硬、異常輕巧，具有抗腐蝕性。
B.碳納米管像鉆石一樣堅(jiān)硬，卻又柔韌得足以形成纖維。
C.因?yàn)槔|繩要經(jīng)受離心力和重力這兩股力的牽制。
D.大約1米寬的像紙一樣薄的納米管就可以支持太空電梯的重量。
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（伊 帆）
絕非科學(xué)幻想
1979年，英國(guó)著名科幻作家阿瑟·克拉克在他的小說《天堂之泉》中提出了一個(gè)驚世駭俗的大膽構(gòu)想：建一部長(zhǎng)達(dá)10萬千米的“太空電梯”，讓人類乘坐該電梯到太空觀光旅游。當(dāng)時(shí)，許多人都嘲笑他的想象力太豐富，認(rèn)為這是癡人說夢(mèng)話。但如今，這個(gè)設(shè)想將變成現(xiàn)實(shí)。
2003年9月15日，在美國(guó)圣達(dá)菲召開的研討會(huì)上，70多位科學(xué)家和工程師們指出，近年來在材料科學(xué)方面所取得的進(jìn)步，尤其是碳納米管的迅速發(fā)展，為建造太空電梯奠定了基礎(chǔ)，同時(shí)也意味著克拉克的提法不再是科學(xué)幻想。在會(huì)上，他們一致對(duì)建造太空電梯這一方案表示贊同，并表示很快將付之行動(dòng)。另外，美國(guó)航空航天局也不再對(duì)這一科學(xué)幻想進(jìn)行嘲笑，轉(zhuǎn)而開始將數(shù)百萬美元的資金投入到這一開發(fā)工程上。
藍(lán)圖已具雛形
①按照專家們的構(gòu)想，太空電梯的核心部分將是一條距離地表近10萬千米長(zhǎng)的纜繩。②建造之初，需要發(fā)射一枚地球同步衛(wèi)星攜帶纜繩進(jìn)入太空，并使這枚地球同步衛(wèi)星置于纜繩的軌道上。③然后把纜繩重的一端扔向地球，并將其固定在位于太平洋中部、遠(yuǎn)離航空器運(yùn)行路線和運(yùn)輸通道的基站，另一端則在太空中展開。④期間，要讓機(jī)械升降師能夠從地面爬上纜繩，把人造衛(wèi)星、空間探測(cè)器甚至太空觀光者從纜繩一端送到另一端。
當(dāng)然，為了使纜繩不至于墜落，必須給它足夠的離心力，使它隨著地球一起旋轉(zhuǎn)時(shí)，依靠旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力來抵消地球的吸引力，以確保太空電梯能夠從地球到太空豎直起來。軌道上的地球同步衛(wèi)星可以起到這樣的作用。由于人造衛(wèi)星是與地球旋轉(zhuǎn)同步的，因此將確保太空電梯軌道重心保持在軌道的三分之一處，即距離地球3.6萬千米處，從而確保軌道運(yùn)行在發(fā)射臺(tái)正上方。與此同時(shí)，纜繩的另一端可能連接到一個(gè)在太空中繞地球軌道運(yùn)行的物體（如某顆小行星）上，使得離心力和重力剛好抵消，起到平衡的作用。
當(dāng)電梯運(yùn)行時(shí)，地球同步衛(wèi)星將提供足夠的壓力，當(dāng)首節(jié)電梯運(yùn)行至目標(biāo)地后則作為平衡裝置；其后，電梯可利用地面基站發(fā)射的激光轉(zhuǎn)化為電力，沿軌道來回運(yùn)行。
材料至關(guān)重要
纜繩要經(jīng)受離心力和重力這兩股力的牽制，其最大的難關(guān)是要找到合適的材料，其必須異常堅(jiān)硬、異常輕巧，具有抗腐蝕性。經(jīng)過專家論證，認(rèn)為較理想的材料是碳納米管。碳納米管是一些極其微小、纖細(xì)的真空管，它們像鉆石一樣堅(jiān)硬，卻又柔韌得足以形成纖維。從理論上講，大約1米寬的像紙一樣薄的納米管就可以支持太空電梯的重量。
目前，盡管還沒有科學(xué)家能夠成功地制造出這種纖維，但美國(guó)肯塔基大學(xué)的碳納米技術(shù)專家已經(jīng)取得了不小的進(jìn)展，專家們對(duì)此抱以樂觀的態(tài)度。有專家甚至樂觀地估計(jì)，第一架太空電梯將在10年后建成。
由于太空電梯的制造和發(fā)射成本將比火箭低得多，可以預(yù)料，一旦價(jià)廉物美的太空電梯問世，將會(huì)使火箭面臨被淘汰的威脅。
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閱讀提示
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探究練習(xí)
1.本文第一個(gè)小標(biāo)題“絕非科學(xué)幻想”（指“太空電梯”）的論斷依據(jù)，表述正確的一項(xiàng)是（ ）
A.阿瑟·克拉克《天堂之泉》中的大膽構(gòu)想，雖然是科學(xué)的幻想，但又是實(shí)事求是的。
B.嘲笑阿瑟·克拉克的想象力太豐富，認(rèn)為他是癡人說夢(mèng)，并沒有拿出證據(jù)反駁。
C.近年來，經(jīng)過70多位科學(xué)家的研究，材料科學(xué)方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。
D.更為可靠的依據(jù)是碳納米管的迅速發(fā)展，為建造太空電梯奠定了基礎(chǔ)。
2.本文第二個(gè)小標(biāo)題“藍(lán)圖已具雛形”中，第1段文章的層次關(guān)系用圖形表示，正確的一項(xiàng)是（ ）
3.“離心力”“重力”兩個(gè)科學(xué)概念在文中的內(nèi)涵各指的是什么？“重力”與“地心引力”概念的內(nèi)涵相同嗎？
答：離心力：
重力：
4.第三個(gè)小標(biāo)題關(guān)于“材料至關(guān)重要”的原因分析，表述正確的一項(xiàng)是（ ）
A.材料必須異常堅(jiān)硬、異常輕巧，具有抗腐蝕性。
B.碳納米管像鉆石一樣堅(jiān)硬，卻又柔韌得足以形成纖維。
C.因?yàn)槔|繩要經(jīng)受離心力和重力這兩股力的牽制。
D.大約1米寬的像紙一樣薄的納米管就可以支持太空電梯的重量。
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