《流浪地球2》太空電梯，看似尋常最奇崛

《流浪地球2》被稱為“硬科幻”，因為很多超前的科技在理論上都可以實現，尤其是那部太空電梯。

太空電梯是“航天之父”康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基在1895年提出的一個設想。他提議在地球上建一座超高的塔式建筑物，直到地球同步軌道，然后在內部安裝一部電梯，人就可以搭乘電梯進入太空。

同步軌道離地面約3.6萬千米，從地面向上建造一座高塔顯然不現實。隨著衛星上天，1978年，英國科幻作家阿瑟·克拉克在《天堂的噴泉》中描寫過從衛星中向下伸一個梯子的構想。從此之后，很多科幻作品中都出現了太空電梯的身影。

最先嘗試建造太空電梯的是美國國家航空航天局，他們在1999年發表了一份報告《天梯，太空的先進基礎設施》。2005年，美國國家航空航天局正式啟動太空電梯的建造，其做法是先發射一顆同步衛星，再從衛星上“扔”下幾根纜繩并固定在赤道附近的海上基站，最后用一臺由激光提供能量的爬升器在纜繩上上下移動。這樣，筆直的太空電梯就建成了。相信你也覺得這比建造一條鐵路要簡單，然而他們遇到了一個繞不開的難題。

因為同步衛星看似靜止在赤道上空，實際上是以每秒3.07千米的速度運行，產生的離心力與地球引力相等，如果將纜繩拋下，纜繩會在飛速旋轉的同時受到地球引力的影響，如果纜繩每一點的線速度所產生的離心力小于地球的引力，就會產生一個向下拉的巨大合力，最終衛星和電梯都將回落地面。盡管科學家想過很多辦法，但這個問題一直沒有解決。

隨后，日本著名建筑公司大林組便想撿拾這顆“金豆”，2012年宣布建設太空電梯，其方案是在美國方案的基礎上多了一個配重，即從同步衛星上“扔”下纜繩的同時，在衛星上空配上一個與纜繩同等重量的平衡錘拉住衛星，以抵消纜繩對衛星的拉力。

那么，平衡錘要多重呢？這取決于纜繩所用的材料。大林組公司原本準備用鋼纜，但計算得出鋼纜在高速旋轉下需要承受的抗拉強度至少400吉帕斯卡，而實際上鋼的抗拉強度只有400兆帕斯卡，兩者相差甚遠，估計到不了地面，鋼纜就會甩斷。

理想的纜繩材料是既輕巧又耐重的碳納米管，它是由碳原子組成的管狀結構的納米材料。這種管道直徑是一根頭發直徑的1/5000，剛度是鋼材的10倍，硬度是金剛石的2倍，抗拉強度可達800吉帕斯卡，且成本低廉，還不污染環境。

1991年，日本科學家飯島澄男發現并命名碳納米管道，可遺憾的是，他只研制成功了幾厘米。直到2013年，中國清華大學魏飛教授團隊才有了突破，但也只研制出0.5米。即使將來能研制萬米以上的碳納米管道，那么它能否適應多變的天空呢？

大林組公司首先想到腐蝕。2015年，他們將碳納米管樣品帶入離地表400千米的太空實驗艙，這里氧氣極其稀薄。但兩年后，碳納米管的表面還是被氧氣腐蝕了，而且越接近地面的纜繩，越容易被氧氣腐蝕。雖然大林組公司采取了相關處理，但是沒有達到預期效果，所以原本2050年落成運營的太空電梯計劃只能有影無形。

除此之外，大林組公司還需要考慮用何種能源將轎廂送入太空。另外，如何抵御閃電、風雨的沖擊和穿越電離層時的傷害，以及如何躲避流星、隕石、太空垃圾撞擊等，也是難題。

總之，困難是巨大的，但科學家既然有了想法，就不會停下探索的腳步。太空電梯一旦建成，便會推動人類空間技術實現跨越式發展。