电梯大家都坐过吧，但你有没有坐过直冲云霄，甚至可以一键直达太空的电梯？如果真有这样的太空电梯，那其被称为现实版的“通天塔”可以说毫不为过。

注意，这可不是小说里才会有的情节，日前，在刚刚结束不久的2022空间技术和平利用（健康）国际研讨会上，国际太空电梯联盟主席、国际宇航科学院院士彼得・斯旺就证实了这一猜想，未来太空电梯或将不再是梦。

人类想象力的又一结晶：太空电梯

人类之所以与其他生物不同，最重要的一点就是我们会思考除了生存之外的东西，而要说什么是人类思考的所有东西中最璀璨的明珠，非那无与伦比的“想象力”莫属。

如果没有想象力，我们只会着眼于眼前的一切，那么人类历史上所有的进步将成为空谈。举十九世纪法国知名小说家凡尔纳写的科幻小说，就为不少科学家提供了发明灵感，比如其著作《海底两万里》直接催生了现代潜水器，著作《云之帆》则是推动了现代直升机的诞生。

凡尔纳与Argonaut号潜水艇

和上面提到的现代科技一样，太空电梯最早初只是人们的一种设想。

俄罗斯著名学者康斯坦丁·齐奥尔科夫斯是最早提出太空天梯设想的人，他由于被埃菲尔铁塔的宏伟所震惊，于是设想了一个建立在巨塔顶端的“天空城堡”，这个城堡的高度远超人类目前已知的所有建筑，将直接建设在距离地球数万里的静止轨道上。

人类通过“天空城堡”去往太空的设想

后来，不少科幻作家将太空电梯写进了自己的科幻小说中，目前已知最早关于太空电梯技术层面的描写，来自于科幻巨匠阿瑟·克拉克。

在其1978年出版的科幻小说《天堂之泉》中，阿瑟·克拉克直接点明了太空电梯的两大用途：人们不仅可以通过乘坐电梯去太空观光，而且太空电梯本身也可以起到运送货物的作用。

美国宇航局设想的天梯

随着时代的发展和科技的进步，越来越多的科学家开始逐渐完善太空电梯的设想。1999年，美国宇航局发表了《天梯:太空的先进基础设施》一文，直接标志着太空电梯开始从幻想逐渐走进现实。

目前，除了美国宇航局之外，包括欧洲太空署在内的不少宇航局都已经公开对外宣称，他们正在进行太空电梯的研发，国际太空电梯联盟也因此而成立。

有了航天飞船，为什么还要研究太空电梯？

那么到底什么是太空电梯呢？它和一般的航天设施相比又有什么样的优势，能够引得如此多的宇航局竞相研发呢？

太空电梯连接近地空间站科幻概念图

所谓太空电梯，简单来说，就是一种能够使人和货物往返于太空的设备。与普通电梯不同，太空电梯并不是往返于楼层之间，而是直接将人和货物送往远在万里高空的宇宙空间站。

前不久，我国长七火箭发射天舟五号货运飞船任务取得了圆满成功，这标志着中国空间站“天宫”建造任务取得了又一最新进展。据了解，我国将于2022年底彻底完成空间站在轨建造，届时，中国人将拥有属于自己的空间站。而中国航天目前取得的一切成就，离不开我国的“长征”系列运载火箭。

中国空间站

自从2011年航天飞机退役后，以液体或者固体燃料为推进剂的运载火箭，就成了目前人类唯一能够往返太空的载具。虽然部分国家现在已经成功研发出了可供回收的运载火箭，但发射和维护运载火箭的成本仍然居高不下，正因如此，浩瀚无垠的太空才只吸引了少数玩家，大部分国家根本无力参与这场太空“游戏”。

美国航天飞机+运载火箭

但这些航天强国的钱也不是大风刮来的，目前不少宇航局都在尽力降低自己的运营成本，太空电梯就成了比较好的选择之一。

1.成本更低

按照国际统一标准，人类运载火箭的发射成本是以公斤来计算的，目前每公斤发射成本大概在6000美元到1.2万美元不等。虽然听起来不多，但对于以吨为计算单位的运载火箭来说，发射成本可以说是一个天文数字，实在不是一般国家能承受得起的。

俄罗斯重型运载火箭

与运载火箭相比，由于属于重复利用设备，太空电梯的运营成本则更为低廉。据科学家计算，倘若建成太空电梯，每公斤物资运输成本将直接降至500美元左右，如果未来物资运输都从依靠运载火箭换为依靠太空电梯，将可以节省一大笔费用，这些资金完全可以用作空间站建造、探索月球、星际旅行研究等其他太空项目中。

2.更为环保

除了发射和运营成本较高外，运载火箭还有着极易制造太空垃圾的缺点。

运载火箭分级脱落示意图

运载火箭主要靠发动机消耗助推剂前进，每一级火箭在燃料消耗完毕后，都会从火箭主体脱落，后在大气层中自由落体。虽然大部分脱落的火箭会在大气层中燃烧殆尽，但还是会有不少残余在近地空间环绕，由于缺乏空气摩擦，久而久之，这些残余就会成为所谓的“太空垃圾”，给人类带来极大地困扰。

环绕地球的太空垃圾

太空垃圾小到运载火箭的燃烧残渣，大到失灵难以回收的各类航天器（如废弃卫星、废弃空间站等），它们不但会对其它航天器的安全产生威胁，某些太空垃圾如果落入地面也将带来不小的损失。

而如果把运载火箭成功替换成太空电梯，将在极大程度上缓解太空垃圾问题，因为运行太空电梯不需要进行火箭脱离等步骤，而且由于和地面接触更容易维修，所以其不太可能产生太空垃圾。

3.太空旅行前景广阔

2021年，美国商业太空公司SpaceX的首次商业太空旅行任务项目取得圆满成功，在此期间，由四位非专业宇航员组成的“全部非专业宇航员机组（all-civilian human）”实现了绕地三天旅行的目标。

机组成员从左到右：克里斯托弗·森布罗斯基、西安·普罗克特、贾里德·艾萨克曼和海莉·阿尔克诺

这只是人类太空旅行的一小步探索，随着SpaceX、蓝色起源、维珍银河等公司的不断探索，未来商业太空旅行将逐渐普及。根据瑞银集团的预测，到2030年，太空旅游潜在市场价值将高达30亿美元，日后前景更是不可限量。

但需要注意的是，由于航天技术复杂，运载火箭运营成本居高不下，现阶段商业太空旅行仍然只是少数富人的“蛋糕”。比如这次SpaceX的商业太空旅行任务花费的所有资金，就全部由一位现年38岁美国亿万富翁贾里德·艾萨克曼承担，这远远不是普通家庭能承受得起的。

SpaceX“龙”飞船首次商业载人航天任务成功发射

可以预见，除去必要的技术进步，未来如果想要太空旅行真正的普及全人类，降低成本是头等大事，而运营成本极低的太空电梯无疑是较好的选择之一。

从设想走进现实仍需时间

随着现代科技的不断发展，太空电梯已经不再是遥不可及的梦想。

建造太空电梯，除去必要的资金投入，最主要的是需要解决一系列的技术难题，目前科学家已经在诸多理论方面取得了不少进展。

1.设计理论逐渐完善

由于建造高度超越人类以往任何一栋建筑，因此要想成功造出太空电梯，必须研发全新的建筑材料，以使得建筑整体的强度和伸展性能够适应万米高空。现阶段，科学家已经成功研发出了碳纳米管和超强石墨烯，这两种材料被认为能基本满足建造太空电梯的实际要求。

碳纳米管和超强石墨烯结构图

光有完美的建筑材料远远不够，建造太空电梯更需要科学合理的设计方案。目前科学界已经提出了 8 个设计方案，仅在理论上而言，它们都能够成功建造出完美的太空电梯，而且有不少方案已经在实验中，离最终落地并不遥远。

2.细节问题仍待攻克

但要知道，任何一个工程的最终建造，解决宏观理论问题永远只是第一步而已。在人类历史上，不少大国工程虽然理论设计早已成功，但在真正建造过程中，却都需要解决不少的细节问题，往往这些细节上的困难才是阻碍工程推进的最大困扰。

据科学家介绍，目前离真正建造太空电梯，仍需先解决一系列的细节问题：

太空电梯各个细节

太空电梯跨越万米高空，何种动力装置才能满足推进需求？如果采用火箭推进，那和目前的运载火箭相比怎样才能优势明显？因此人类需要抛弃原有的火箭思路，在地球上建造全新的大功率发动机，以支撑太空电梯的运行。

跨越地月的太空电梯设想图

高楼电梯速度一旦过快，就会让人产生不适，既然想要借助太空电梯实现太空旅行，合适的往返速度就是必须要解决的问题。根据目前的设计方案，太空电梯运行速度约为每小时200公里，理论上由于不需要担心燃料损耗问题，因此其持续运行时间要比普通运载火箭要更为长久。

未来太空电梯如果实现星际跨越，预计仅用14天就可到达月球，到达火星更是只需要2个月、61天左右的时间。

不同类型的太空电梯概念图

虽然太空电梯能有效避免天空垃圾的产生，但之前存在的太空垃圾仍会威胁电梯的正常运转，如果在运行过程中电梯突然遭遇太空碎片冲击，什么样的安全措施能保护乘客和货物安全？

类似需要解决的细节问题数不胜数，但这并不足以阻碍人类建造太空电梯的脚步，人类历史的进步就是在一次又一次与技术问题斗争中而艰难前进的。

结语

目前，倘若一切技术问题都能得到合理解决，科学家预估最早能在2035年左右使太空电梯投入运行，但作为像国际空间站一样庞大的太空工程，其实需要各国团结统一，只有集合全人类的力量，太空电梯才能真正从设想走进现实。

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