在沒有大氣層的空間中,天梯可以用很低的成本將載荷運送到軌道
據(jù)國外媒體報道,早在19世紀(jì)晚期,就有人提出了太空梯概念,雖然歷經(jīng)數(shù)十年研究,但太空梯描繪的廉價軌道之旅的遠景,可能距現(xiàn)實仍然遙遠。zui大的挑戰(zhàn)在于沒有人能用超輕、*度碳納米管成功造出數(shù)萬公里長的纜繩。不過,美國企業(yè)家邁克爾·萊恩認為,利用現(xiàn)有材料就可以制造從月球表面延伸出來的“月球梯”。
對纜繩強度的要求降低
萊恩表示,他依舊會對基于地球的太空梯概念“投入巨資”,不過,眼下他已將工作重心轉(zhuǎn)向月球梯,只要從事大量研究,擁有足夠資金,月球梯*有可能在10年內(nèi)建成。他在接受采訪時稱:“我提出的時間表尚存在疑問。我們不久便將實現(xiàn)這個夢想,或許在5到7年內(nèi)。”由于月球引力僅僅是地球的六分之一,這可以大大降低對纜繩強度的要求。現(xiàn)有一種適于制造月球梯的材料是Zylon合成聚合物,這種材料具有高強度、高耐熱性等特點。
此外,構(gòu)成月球梯的組件相對較輕,小型火箭就能將它們發(fā)射到月球。萊恩說:“按照月球梯的物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn),我們似乎可以利用標(biāo)準(zhǔn)型號的阿*火箭和德爾塔火箭發(fā)射月球梯的組件。這是一個你不必建造像土星5號火箭這樣龐然大物的重大事件。”雖然萊恩表示相信月球梯在5至7年內(nèi)建成是可行的,但在如此短的時間內(nèi)不出任何問題,仍然是不可能完成的任務(wù)。
zui大的障礙可能是如何利用一個用Zylon材料建成的6立方米的結(jié)構(gòu)。萊恩說:“這確實是我們面臨的zui大挑戰(zhàn)。”同時,建造如此復(fù)雜的系統(tǒng)還涉及大量未知難題。萊恩說:“我過去在談起太空梯時,曾說我們連可能遇到的問題都不清楚,更何況是答案。對于月球梯的建造來說,這更是事實。”另一個障礙是資金。不過,相比從地面架起的太空梯,月球梯的建設(shè)成本可能會少一些。
基于地面的太空梯基本上就是一條長長的纜繩——也許長達6.2萬英里(約合10萬公里),一端固定在地球上,另一端固定在地球同步軌道的平衡物(如大衛(wèi)星)上。在引力和向心加速度的作用下,纜繩或絲帶可以保持僵硬,小電梯或“升降機”可以向上移動太空梯,而耗費的能量和費用僅是將物體發(fā)射到軌道的極小部分。
穿越地月系拉格朗日L1點
一旦太空梯建造完成,利用其向軌道運送貨物的成本約為每磅數(shù)百美元,相比之下,用航天飛機發(fā)射衛(wèi)星的成本則高達每磅7000美元。月球梯至少需要長達3.1萬英里(約合5萬公里)的絲帶,以月球上可見區(qū)域中心位置附近為基點,穿越地月系拉格朗日L1點。小型阿*火箭和德爾塔火箭可以將組件發(fā)送至地月系拉格朗日L1點,(高溫油泵)然后以這個點為軸,分別將Zylong緞帶向地球和月球兩個方面延伸。
萊恩說:“你可以使用作為阿*火箭平衡物的一部分。但這是非常小的平衡物,也就是說,來往于月球的貨物會非常小。這不像是太空梯,你將可以每周將100噸的貨物送上太空。而月球梯是非常小的系統(tǒng),只能運輸200至250千克的貨物。”
萊恩舉例說,“隼鳥”號探測器的整個樣本回收裝系統(tǒng)zui近返回地球的小行星樣本重量只有大約20千克。這也讓萊恩開始設(shè)想月球梯的任務(wù):取樣返回任務(wù)。他說:“在5到7年后或許可以實施月球取樣返回任務(wù),我認為這是一個相當(dāng)合理的設(shè)想。”萊恩表示,一旦初始階段的月球梯投入使用,我們可以利用基于地球的太空梯的相同概念,用更多絲帶去強化它的強度。
當(dāng)然,月球梯的投入巨大,雖然*階段可能比太空梯投入少,但月球梯的后續(xù)建造耗資巨大,相比太空梯會耗費更長時間。萊恩說:“我們對成本尚未做出一個完整的估算,但相比于阿*火箭和德爾塔火箭,這是一個合理的投入。成本總共可能只有數(shù)億美元,而不是數(shù)十億美元。”
或成前往火星的中轉(zhuǎn)站
萊恩當(dāng)前已經(jīng)有了月球梯的總體構(gòu)想和規(guī)劃。他說:“這不是去到月球上插面旗幟,或是留個腳印,而是涉及美宇航局預(yù)算核心部分,聚焦于技術(shù)開發(fā)與基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),保證航天探索順利進行。而這恰恰是我們希望通過開發(fā)月球梯實現(xiàn)的目標(biāo)。接著,我們會開始建造月球前哨站或研究實驗室。我們提出了一端使用平衡物,一端使用棲息地的構(gòu)想。如果我們可以將一組太空艙組合起來,它們就構(gòu)成了的平衡物,這一定會讓人感興趣。”
“有人認為,如果你的目標(biāo)是火星,那么到月球的吸引力就不大了,也有許多人認為燃料庫更有意義。我們可能會是一些長期任務(wù)的燃料庫,因為我們需要這多余的質(zhì)量。在太空梯,平衡物基本上都是死物。對于月球梯來說,它會變成一個工作環(huán)境。所以,有些人通過它去月球,有些人將它當(dāng)作前往火星中途加油和維修的站點。一旦它投入使用,鑒于阿*火箭和德爾塔火箭的成本,你前往月球就有了安全可靠的途徑。這將帶來巨大的影響。”
萊恩表示,他不希望給人留下這樣的印象,即他和其他對這個概念感興趣的人已將一切謀劃好了:“我們對這個概念做了足夠的研究,知道它是可行和有趣的,可能用不了多久就能實現(xiàn),這也是我們正在提出解決之道的原因。”萊恩和其他對太空梯感興趣的研究人員將要舉辦一系列研討會,深入探討這個概念,解答一些人提出的疑問。*個研討會于7月29日至8月1日在西雅圖舉行。
對月球梯項目寄予厚望
萊恩在2003年創(chuàng)建了LiftPort公司,用于開發(fā)太空梯,但這家一度有14名全職員工的公司,在2007年陷入財務(wù)危機。他將月球梯看作是LiftPort公司重獲新生的關(guān)鍵。他說:“這是一個復(fù)興計劃,重新崛起的機會。我會將自己從太空梯吸取到的經(jīng)驗應(yīng)用于這個全新概念。”
“在開發(fā)太空梯的過程中,我的所有資金全部來自房地產(chǎn),我的需要在資金上可以得到保證。但這一次有所不同。對于我們來說,建造月球梯恰恰是讓我們走出財務(wù)困境的一條途徑。”萊恩zui后表示:“我認為這同樣是一個可以*的項目。我們會在此過程中獲得新的發(fā)現(xiàn),zui終令我們開發(fā)出與月球毫不相干的產(chǎn)品和服務(wù)。”