月球天梯，1895年俄羅斯科學(xué)家首次提出太空梯概念，使用一根繩子連接地球和航天器，人們乘坐太空電梯上下穿梭。太空梯基本上就是一條長(zhǎng)長(zhǎng)的纜繩---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相互作用下，纜繩被繃緊，太空梯將利用太陽(yáng)能或激光能沿纜繩上下運(yùn)動(dòng)。

 概述

月球天梯，使用一根繩子連接地球和航天器，人們乘坐太空電梯上下穿梭——1895年，俄羅斯科學(xué)家首次提出太空梯概念。歷經(jīng)上百年研究，將于2010年8月12日在美國(guó)華盛頓召開的“國(guó)際天梯大會(huì)”，國(guó)企業(yè)家邁克爾·萊恩表示準(zhǔn)備另辟蹊徑，在10年內(nèi)建成從月球通向太空的“月球天梯”。

設(shè)計(jì)創(chuàng)意

你也許會(huì)覺(jué)得皮爾遜的想法過(guò)于瘋狂，但美國(guó)宇航局的“先進(jìn)概念研究所”卻不這么認(rèn)為。這家獨(dú)立機(jī)構(gòu)就資助皮爾遜7.5萬(wàn)美元用于設(shè)計(jì)其“月球天梯”。其實(shí)皮爾遜的“天梯”設(shè)想只是研究所全力支持的12個(gè)極具創(chuàng)意的“科學(xué)點(diǎn)子”之一，他們的目的就是要讓很“酷”的想法轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)可行的計(jì)劃。贊助計(jì)劃的名字就很耐人尋味：不要讓今日事實(shí)妨礙先進(jìn)理論成長(zhǎng)。

有時(shí)候，一些擁有很棒想法的人并不知道美國(guó)宇航局的人也對(duì)它們產(chǎn)生濃厚興趣，研究所高級(jí)科學(xué)顧問(wèn)羅恩·特納說(shuō)，我們?cè)噲D打入整個(gè)科學(xué)圈子，以便資助那些具有革命性的新概念，對(duì)我們來(lái)說(shuō)培一詞非常重要，我們就是要為宇航局的科學(xué)家介紹那些頭發(fā)長(zhǎng)長(zhǎng)、腳蹬拖鞋的教授和他們的奇思妙想。據(jù)“先進(jìn)概念研究所”財(cái)務(wù)負(fù)責(zé)人介紹，該機(jī)構(gòu)每年投入300萬(wàn)美元資助一些前衛(wèi)而又充滿創(chuàng)意的想法作為一期項(xiàng)目，平均每項(xiàng)獲得資金為7.5萬(wàn)美元。舉例說(shuō)弗吉尼亞科技公司太空工程師克雷格·伍爾西希望設(shè)計(jì)一種滑翔機(jī)，能適應(yīng)在諸如金星和土衛(wèi)六等大氣密度高的空間環(huán)境中飛行。北卡羅來(lái)納州立大學(xué)植物學(xué)家溫迪·博斯和微生物學(xué)家埃米·格倫登則用他們所得到的7.5萬(wàn)美元贊助資金培育適合在太空中生長(zhǎng)的植物。他們?cè)谥参矬w內(nèi)注入生長(zhǎng)在地球極度寒冷、炎熱或者劇毒、高輻射、缺水缺氧地區(qū)的“嗜極”生物體內(nèi)組織基因，以使植物擁有“堅(jiān)強(qiáng)”的特性。

功能原理

1、邁克爾·萊恩在2003年成立了LiftPort公司，投入巨資研究從地球通往太空的天梯。太空梯基本上就是一條長(zhǎng)長(zhǎng)的纜繩---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。

2、在引力和向心加速度的相互作用下，纜繩被繃緊，太空梯將利用太陽(yáng)能或激光能沿纜繩上下運(yùn)動(dòng)。在正常情況下，太空梯可以一次運(yùn)送30名乘客，在6個(gè)小時(shí)內(nèi)抵達(dá)10萬(wàn)公里外的太空，每磅貨物運(yùn)輸成本不過(guò)數(shù)百美元，而運(yùn)載火箭的每磅成本高達(dá)7000美元。一旦建成，目前地球上運(yùn)程最長(zhǎng)、達(dá)800多米的迪拜塔電梯無(wú)疑將被遠(yuǎn)遠(yuǎn)甩入塵埃。

實(shí)施方案

1、這一計(jì)劃受到了美國(guó)宇航局的高度重視，然而在2007年卻陷入財(cái)政危機(jī)，主要原因是制造纜繩的成本過(guò)高。人類目前已經(jīng)擁有制造天梯纜繩的材料，那就是在1991年發(fā)明的碳納米繩。直徑1毫米的碳納米繩可以承載60噸重量，然而這種材料每克價(jià)值500美元，要制造一條10萬(wàn)公里長(zhǎng)的纜繩，超過(guò)任何機(jī)構(gòu)的財(cái)力。

2、眼下他的工作重心轉(zhuǎn)向月球梯。由于月球引力僅僅是地球的1/6，這可以大大降低對(duì)纜繩強(qiáng)度的要求。萊恩稱，目前日本生產(chǎn)的“柴隆(Zylon)”復(fù)合纖維，成本相對(duì)較低，強(qiáng)度和耐熱性完全滿足制造月球梯的要求。這種材料已經(jīng)普遍應(yīng)用于防彈衣制造中。此外構(gòu)成月球梯的組件相對(duì)較輕，小型火箭就能將它們發(fā)射到月球。萊恩自信地表示，“在5到7年內(nèi)，我們將實(shí)現(xiàn)‘月球梯’夢(mèng)想。”

3、月球梯至少需要長(zhǎng)達(dá)5萬(wàn)公里的纜繩，以月球可見區(qū)域中心為基點(diǎn)伸向地球。在地球和月球之間，存在若干“拉格朗日點(diǎn)”，它們與地球和月球的相對(duì)位置是基本不變的。月球梯將穿越“拉格朗日點(diǎn)”，向地球方向延伸。在一些更長(zhǎng)遠(yuǎn)的構(gòu)想中，地球上的太空梯建好后將和月球梯連成一體，人們經(jīng)過(guò)幾次換乘，可以方便地抵達(dá)月球。

4、不過(guò)萊恩表示月球梯不像是基于地球的太空梯，它將是一個(gè)較小的系統(tǒng)，只能運(yùn)輸200至250千克的貨物，預(yù)計(jì)最先將用于在月球采集礦石標(biāo)本。但它將加速人們對(duì)月球的開發(fā)，使月球成為人們前往火星和太空更深處的基地。

太空競(jìng)賽

1、月球梯的投入巨大，后期建設(shè)也會(huì)耗費(fèi)更長(zhǎng)時(shí)間。不過(guò)萊恩認(rèn)為，月球梯項(xiàng)目有廣闊的前景，“這不是去到月球上插面旗幟，或是留個(gè)腳印，而是涉及到美宇航局預(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(jìn)行。”

2、實(shí)際上美國(guó)宇航局近年來(lái)確實(shí)非常重視太空梯項(xiàng)目，已將建設(shè)太空梯列為了“百年挑戰(zhàn)”計(jì)劃的首個(gè)項(xiàng)目，每年舉行機(jī)器人攀爬纜繩和測(cè)試?yán)|繩強(qiáng)度兩項(xiàng)賽事，在2009年的競(jìng)賽中，美國(guó)一家機(jī)構(gòu)成功使用激光能將機(jī)器人沿繩索送到900米的高度，取得年度大獎(jiǎng)。中國(guó)和日本也對(duì)高強(qiáng)度纖維材料表現(xiàn)出特殊興趣，有可能先于美國(guó)造出太空梯，美國(guó)不能輸?shù)暨@場(chǎng)比賽。

3、在2010年8月12日召開的大會(huì)上，美國(guó)宇航局將與眾多機(jī)構(gòu)舉行新的太空梯比賽。本屆大會(huì)的主題是“如何避免天梯被太空垃圾損壞”，美國(guó)媒體評(píng)論稱，議題設(shè)置如此細(xì)致，體現(xiàn)了航天界對(duì)建設(shè)天梯的信心。在月球建天梯是一個(gè)不錯(cuò)的創(chuàng)意，但是在月球和太空間運(yùn)送物資，實(shí)際意義不如在地球和太空間運(yùn)送物資大，而且登月的成本極高，10年建成月球天梯的說(shuō)法有些過(guò)于樂(lè)觀。建設(shè)天梯的想法曾被視為天方夜譚，但隨著航天和材料技術(shù)的進(jìn)步，美、俄、歐洲、日本都在進(jìn)行相關(guān)研究，人類有望在本世紀(jì)克服所有技術(shù)障礙，建成天梯。