文/赵盖子
人类对太空的探索永无止境，太空电梯在科技的进步下逐渐的成为了更现实的事情。
人们在探索世界的时候，对天空的着迷从来都没有停止过。从古代观星看月，到飞机热气球。每一步都向天空更近一点。在科技的进步下，火箭和航空飞机一直到载人航天的出现。每一次技术的进步都给人来前往太空带来了巨大的希望。
然而这美好前景的现状却无比悲凉，每一次的探索都伴随着巨额的成本。人们渴望着一种廉价优雅的出行到太空的方式，太空电梯是一个非常好的选择。美国材料科学预测说，20 年后，将会有强度/重量足够高的复合材料出现，来实现现在的梦想。
太空电梯这个想法已经出现了一个多世纪了，它的基本想法很简单，就是在赤道位置有一根很长的绳子联通到太空中，绳子下端固定在地面上，人们可以使用这个绳子作为电梯上下运动的轨道。这样，就会有一种轻松、可循环的一种进入太空的方式了。
这个极具科幻性的项目在实际实时过程中要考虑很多的问题，包括电梯怎么快速上升？怎么才能把这样有强度的材料提升到太空中？但其中最核心的问题是，什么材料才能做电梯的绳索？
在目前的所有设计中、就算把绳子形状设计的极为合理，一旦拉长到 10 万公里长度时，现有的所有纤维，包括钢丝、芳纶、碳纤维都会被自身的重量拉断。就算是我们能做出的性能最好的碳纳米管也是一样。
碳纳米管大约在 20 年前被发现，碳纳米管是单层碳形成的圆筒状结构。这个碳纳米管在微观状态下的强度超过了所有的线状材料，但是其宏观性质非常尴尬，我们能做出的最长的碳纳米管也只有从地面到儿童的膝盖高度，更不要说要做到 10 万公里远的太空了。这种尴尬的处境导致了现在碳纳米管主要作为添加剂来加入其他材料之中。
石墨烯近些年表现出的性质让科研界虎躯一震。但是作为二维材料的石墨烯尝试作为绳索还是非常尴尬的。你可以简单的把石墨烯想象成纸张，它可能强度足够，但是却只能弯弯扭扭的在太空中。
碳材料的几种形态给了人们一些其他的启示。在陶瓷材料当中，有一种叫氮化硼的物质，这种材料的微观结构和钻石很想接近，也就是和碳的结构很接近。由此人们联想到尝试氮化硼纳米管来做电梯绳索。
除了强度足够之外，氮化硼还有个很好的特点就是难以置信的化学稳定性。由于高空中的氧活性非常高，普通的材料需要镀金来保持稳定性。而使用氮化硼材料就可以避免这样的问题，同时还能处理好外太空中太阳和宇宙辐射。
来自辛辛那提大学的材料工程师马克·哈塞（Mark Haase）说：「随着我们对材料越来越了解，我们现在有真正能实现这个事情的机会。」他预测，最有可能实现的材料是「纳米管和聚合物的复合材料」，在 20 年后这个材料将会达到太空电梯所需要的最低的强度。
国际太空电梯协会（ISEC）的董事布莱恩·劳布舍尔（Bryan Laubscher）认为，人们在探索强度足够的材料上还需要花很多的时间。劳布舍尔在 2010 年辞掉了洛克希德·马丁公司的工程师职位，去成立了一家开发航空航天高强度材料的公司。他说：「想象一下，全身由碳纳米管制成的波音 797，质量只有现在飞机的十分之一，但却无比坚固。」
然而实际上，ISEC 目前所有的资金都是由私人赞助，在早期的文件中，ISEC 早就看出了政府不支持的态度。美国 NASA 在 2012 年放弃了 200 万美元组织寻找超轻超强绳索的比赛，即便是最有远见、最有钱的航天局也无法提供有价值的帮助。
就算到了今天，造出太空电梯似乎仍然遥遥无期，什么材料的救不了。
图片来源：Wikipedia、Pixbay
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