招聘：太空電梯清潔工

劉洋

自從2042年“天梯2號”正式投入商用以來，進入太空這件事兒突然變得極其方便了。在“天梯1號”太空貨運電梯投入運營近十年后，載人的太空電梯終于通過了國務院的審批，這也是人類第一輛商用的載人太空電梯系統。

工作地點：太空

“天梯2號”屬于標準的第一類太空電梯。從基本構造上來說，太空電梯通常分為三類，第一類是最早提出來的設計方案，也是技術最為成熟的。從本質上來講，它就是一條約十萬公里長的纜繩，其一端固定在地面，另一端貫穿了位于3.5萬千米高空的與地球同步的太空站，并且向上一直延伸到離地面十萬公里的地方。

第二類太空電梯與其類似，只不過太空站位于整條纜線的末端，同時它也處于比同步軌道更高的軌道，這樣才可以維持整個電梯的重心處于同步軌道上。

第三類太空電梯主要用于貨運系統，它是一條兩端都連接著太空站的纜繩，其中兩個太空站位于不同的軌道高度上，并以與地球同樣的角速度運動——當然，整體的重心仍然在同步軌道上。而第三類太空電梯雖然其底部并不在地球上，但是可以把貨物從近地軌道方便地運輸到更高的軌道上，比起直接把貨物發射到遠地軌道，它是一種極其廉價的貨運方式，現在地球大部分快遞公司都是通過這類電梯運送寄往月球等地的包裹的。

工作職責：維護太空電梯

相信很多人都有乘坐太空電梯的經驗，你們在轎廂中沿著纜繩緩緩上升的時候，可曾想過，這么長的一條纜線，平時又是如何維護的呢？

你們可能聽說過，有一類近年來隨著太空電梯而產生的新興職業，即所謂的“太空電梯清潔工”——嚴格來說，應該叫做維護員，因為大部分纜線上并沒有灰塵需要清理。

一部太空電梯所需的維護人員足有一萬多人，他們占了整個太空電梯運營公司的大部分人員編制。要知道，地球赤道也不過四萬公里，太空電梯的總長是赤道的2.5倍！就按一萬人計算，每個人需要負責維護的部分也達到了十公里之長。你們也許覺得，就一根繩子而已，沒什么需要維護的吧？這種想法真是大錯特錯。

地球的大氣層厚度約為1000公里，在大氣層內部和外部，太空電梯的維護內容有巨大的區別。

從絕對長度上來說，大氣層內的電梯長度不過總長度的百分之一，但是所占用的維護人數卻高達總人數的十分之一。這是因為大氣層與太空電梯的相互作用，給維護帶來了巨大的復雜性，一不注意，便會產生許多運營上的潛在風險。

舉個例子，比如除冰就是一件非常麻煩的事。高空的水蒸氣很容易就會依附于太空電梯的纜線而凝結起來，進而形成微小的冰塊，對纜線造成損壞。

早期的太空電梯常采用電熱法進行除冰。我們知道，太空電梯的纜線是由多層的碳納米管制成的，通過調節各層間的轉角，我們可以改變其電阻的大小。所以，在其兩端加上電壓后，它就變成了一根巨大無比的電熱棒，而且我們可以通過調節其電阻值來控制它的發熱量。

但是這種簡單粗暴的方法有極大的弊端，那就是會對纜線本身造成不可逆的損傷。

像碳納米管這種量子材料，對熱漲落都是很敏感的，在加熱的情況下，很多碳原子會產生錯位、空缺的情況，從而對材料整體的強度和韌性造成影響。所以后來逐漸淘汰了這種方法，而改為用化學吸附法、電磁排斥法等非破壞性的方法進行除水作業。這些工作都是由自動控制系統來完成的，但是需要由維護人員定期進行實地檢查，以確認每一段纜線都保持干燥而完好的狀態。

除了不能讓水分子吸附之外，在云層高度，清潔工還需要經常將靠近電梯的云層進行驅離，一方面是為了除水的需要，更重要的是為了預防閃電的威脅。

根據理論模擬的結果，在太空電梯的近距離發生閃電的概率，大概是每13年一次。看上去概率不大，但你要知道，若真的被閃電擊中，其對于太空電梯的損壞幾乎是毀滅性的。所以，負責云層高度的清潔工還必需經常進行除云作業。

再舉個例子：在大氣層中，對太空電梯危害最大的成分便是氧氣（一般來說，碳納米管被氧氣分子侵蝕的速度為每個月一微米），所以，在大氣層中的纜線外部，通常都包裹著一層抗氧化層。太空電梯的轎廂依附于纜線上下運行時，轎廂與纜線的摩擦往往會造成抗氧化層的磨損。維護人員需要每周檢查一次抗氧化層的磨損情況，并及時進行修補。

既然大氣層對纜線有這么多影響，那么在大氣層外的纜線就應該容易維護得多了吧？這種說法從某個角度來說是對的，因為大氣層外接近真空的環境，使得能夠對纜線造成影響的因素大為減少了。但與此同時，很多新的威脅也隨之出現，其中最大的威脅就是太空垃圾和小型隕石。

太空電梯在縱向具有很高的強度，但是在橫向上卻非常脆弱。如果在橫向上受到撞擊，就很容易出現破損。這一類的風險，在0～200千米的低空下可以忽略，因為在這個高度，所有環繞地球運動的物體都會在1～4天內墜落在地球上，所以不會有長期存在的隱患。

隨著高度的增加，太空垃圾的分布密度隨之上升，在780千米處達到第一個峰值。第二和第三個峰值高度則位于830千米和1415千米處，它們分別對應于“銥星”和全球星等通訊衛星的高度。我們現在建立的太空垃圾追蹤系統，只能夠對那些直徑超過一米的大塊垃圾進行長期追蹤，對于那些小于一米的垃圾，則只進行了一些少量的探測和追蹤。所以，太空電梯在運營的時候，最大的威脅其實來自于那些直徑小于10厘米的小型碎片——它們很難被單獨追蹤，而且數量龐大。唯一的方法，就是在電梯上分布眾多的探測裝置和推進裝置，就近發現這些小碎片，并及時推動纜繩做出避讓的動作。

為了減輕纜線的重量，這些分布于纜繩上的探測器和推進裝置都非常微小，它們直徑約為一厘米，沿著纜線不均勻地分布著，在高風險層大概每十米就有一個。其中的推進劑只能提供1到2次的推進動作所需。所以，維護人員需要經常檢查推進系統的記錄數據，及時替換掉那些動力耗盡的推進裝置，以保證電梯各段時刻都保持良好的機動性。

一年只工作兩個月

因為與地面相隔太遠，往來一次耗時太久，在電梯上層的清潔工都是一次性值班一個月。他們住在同步軌道上的太空站里，那里常住的維護人員大概有一千余人。每到上班的時候，他們便穿著厚厚的宇航服，乘坐專門的工作艙，向上或者向下到自己的維護區域，進行細致的檢查。

盡管宇航服可以抵擋大部分宇宙射線，但是長期在太空環境下工作仍然會對人體造成一定的輻射傷害，另外，低重力對人體的骨質和電解質平衡也具有不可忽視的危害。所以，一個月到期后，這些清潔工會立刻回到地面，接受全面的身體檢查。一年里，他們通常只工作兩個月，也就是每次工作期結束都有一個五個月的假期——他們把其中一個叫“寒假”，另一個叫“暑假”。（編輯/夏冬）