論文中提到的新型太空電梯(Spacelin)實(shí)際上是一條長達(dá) 32 萬公里的電纜，一頭固定在月球上，另一頭指向地球上方，可能位于距離地球 27000 英里的軌道上。

　　該論文準(zhǔn)備投往期刊《宇航學(xué)報(bào)》(Acta Astronautica)。

　　論文中提到的新型太空電梯(Spacelin)實(shí)際上是一條長達(dá) 32 萬公里的電纜，一頭固定在月球上，另一頭指向地球上方，可能位于距離地球 27000 英里的軌道上。

　　該論文準(zhǔn)備投往期刊《宇航學(xué)報(bào)》(Acta Astronautica)。

　　先談這篇論文的設(shè)想，由于月球的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，線纜無法固定在地球表面，所以電纜一頭固定在月球上，另一頭指向地球上方，可能位于距離地球上空接近同步軌道的高度上，這里是絕大多數(shù)通訊衛(wèi)星所在地：圍繞地球自轉(zhuǎn)速度恰好等于地球一天，因而相對(duì)地面而言靜止或同步。這個(gè)方案跟此前太空電梯必須將重心放在地球同步軌道上的設(shè)定有所區(qū)別。但這就意味著一系列新問題。

　　例如，文章并未考慮從月球開始建設(shè)的運(yùn)輸費(fèi)用成本。而這個(gè)費(fèi)用是實(shí)打?qū)嵉捏@人。阿波羅登月計(jì)劃時(shí)期，共計(jì)消耗了約 2000 億美元，僅運(yùn)輸了 6 次任務(wù)、總重不到 100 噸物資抵達(dá)月球表面。而如果建立一個(gè)從月球到地球附近、長達(dá) 30 余萬千米的大型穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，勢必意味著月球端巨大的建設(shè)消耗。

　　舉個(gè)例子：南京長江大橋主橋長約 1600 米，在如今的中國“鬼斧神工”基建面前僅是個(gè)小不點(diǎn)，但它用來承重的大型鋼纜就重達(dá)上萬噸。可以想像如果在月球建設(shè)，這個(gè)費(fèi)用會(huì)有多么驚人!

　　此外，靠近地球這一端很難保持位置穩(wěn)定。在這個(gè)高度，即便是一顆采用離子電推進(jìn)的通信衛(wèi)星，依然要持續(xù)不斷工作以對(duì)抗地球非嚴(yán)格球形引力攝動(dòng)、太陽光壓、地球反照壓、日月金木火等星體引力等影響，工作壽命僅在 10 年左右。而對(duì)于這么大型的結(jié)構(gòu)，勢必?zé)o法控制，甚至是地球附近最寶貴的地球靜止軌道上所有衛(wèi)星的潛在災(zāi)難。

　　而按照設(shè)想，載荷需要先發(fā)射到靠近地球這一端，再通過太陽能緩慢移動(dòng)到月球附近。先不評(píng)價(jià)靠效率如此低的太陽能走完連光速都需要 1 秒的距離(30 萬千米，地球赤道 7.5 圈!)需要多久，單純發(fā)射到地球靜止軌道的費(fèi)用就讓人震驚。目前人類到達(dá)這個(gè)軌道的通信衛(wèi)星最重約 7 噸，但代價(jià)是數(shù)億美元的花費(fèi)。

　　實(shí)現(xiàn)跟一個(gè)完全無控的巨大鋼纜對(duì)接難度更是不可思議。即便是距離地球上空幾百千米的、兩個(gè)可控航天器空間交會(huì)對(duì)接任務(wù)，全世界能掌握的國家僅 1 只手可以數(shù)過!

　　論文中還提到，最簡單版的 Spaceline 線纜可能或不會(huì)超過 88000 磅，并不需要用碳基材料不可，Kevlar 或其他現(xiàn)有材料制成就可以完成。然而，這并不現(xiàn)實(shí)。

　　因?yàn)楸豢嚲o的纜繩需要承受巨大的應(yīng)力，可行的材料仍然是碳基材料。但它僅是實(shí)驗(yàn)室中存在的材料無法量產(chǎn)，科學(xué)家們只能制造出極微量的實(shí)驗(yàn)品，而花費(fèi)是天價(jià)。

　　即便是碳納米管，它的長徑比也在 1000:1 級(jí)別(對(duì)比普通材料 20:1 已有極大提升)，對(duì)比太空電梯的超長纜繩要求依然不夠。當(dāng)長度為 30 萬千米時(shí)，寬度會(huì)到多么不可思議的級(jí)別!

　　不僅強(qiáng)度問題，繩纜不同位置由于重力加速度和圍繞地球/月球運(yùn)動(dòng)速度不同，受到的切向應(yīng)力也不大不相同，人類尚無一種靈活的材料能實(shí)現(xiàn)這些要求。

　　這不禁讓人想起另一個(gè)更接近真實(shí)情況的“太空電梯”：2018 年 9 月 14 日，日本宇宙航空研發(fā)機(jī)構(gòu) JAXA 將在種子島太空中心用H-IIB 火箭發(fā)射第七艘前往國際空間站的貨運(yùn)飛船 HTV-7，這是現(xiàn)役世界第一重的貨運(yùn)飛船，可達(dá) 16.5 噸。不過顯然它并沒有多少讀者注意，反而被一個(gè)“世界首個(gè)太空電梯即將發(fā)射”的新聞?chuàng)屃祟^條，國內(nèi)外的小媒體上到處都是。

　　它的全稱是空間系留自主機(jī)器人衛(wèi)星-迷你電梯(Space Tethered Autonomous Robotic Satellite - Miniature Elevator，STARS-Me)，這已經(jīng)是 STARS 實(shí)驗(yàn)系列衛(wèi)星第四次任務(wù)。迷你電梯其實(shí)是個(gè)昵稱，它真正的功能并非如此，真相如下。

　　1. HTV 夾帶的貨物

　　日本已經(jīng)執(zhí)行了六次國際空間站的貨運(yùn)任務(wù)、且 JAXA 擁有國際空間站上希望號(hào)實(shí)驗(yàn)艙、儲(chǔ)藏艙、擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)艙和機(jī)械臂。HTV 可以運(yùn)送重達(dá) 6.2 噸的貨物，遠(yuǎn)超國際空間站貨運(yùn)主力進(jìn)步號(hào)的 2.4 噸，在執(zhí)行基本任務(wù)需求時(shí)夾帶一些其他貨物也是常態(tài)。本次 HTV-7 任務(wù)就額外攜帶了 STARS-Me，SPATIUM-I 和 RSP-00 三個(gè)技術(shù)驗(yàn)證衛(wèi)星。

　　2. 系留衛(wèi)星

　　STARS 系列任務(wù)都用來驗(yàn)證一種空間應(yīng)用的技術(shù)：系留衛(wèi)星，或者系繩衛(wèi)星。它的原理是通過用繩纜從母衛(wèi)星釋放一顆子衛(wèi)星、或者雙星進(jìn)行伴飛，能自由釋放、收回并重復(fù)使用，實(shí)現(xiàn)各種科學(xué)和工程研究目標(biāo)，先后有香川大學(xué)、靜岡大學(xué)等參與。

　　STARS 的特色在于低成本的微小衛(wèi)星編隊(duì)：兩顆微小、猶如魔方大小(10 厘米邊長的 1U 立方形)的衛(wèi)星通過一根約 10 米的細(xì)鋼纜相連。這次的-Me 任務(wù)之所以叫做迷你電梯，是因?yàn)殇摾|上還將有一個(gè)小滑塊可以在鋼纜上移動(dòng)，視覺上有一種“電梯”的效果，因而得名，但可以確定的是這跟太空電梯的理念毫無關(guān)系。

　　3. 到底是做什么的?

　　STARS-Me 任務(wù)由靜岡大學(xué)主要負(fù)責(zé)研發(fā)。畢竟只是兩個(gè)衛(wèi)星加一起幾千克的極小任務(wù)，它的真實(shí)作用還是基本的技術(shù)驗(yàn)證和教育教學(xué)，主要關(guān)于通過無線電信號(hào)接收輔助判斷衛(wèi)星狀態(tài)：兩顆衛(wèi)星都能直接與地面通信，它們之間的距離和姿態(tài)會(huì)導(dǎo)致信號(hào)接收出現(xiàn)細(xì)微的偏差，在地面的接收站可以通過兩股信號(hào)的多普勒頻移、比特率、信噪比對(duì)比等反推這個(gè)小型編隊(duì)的姿態(tài)和距離信息。

　　中間的“電梯廂”(6*3*3 厘米尺寸，比雞蛋還小)帶有藍(lán)牙功能，能夠通過其中一顆衛(wèi)星與地面通信，也會(huì)出現(xiàn)在兩顆衛(wèi)星的互拍中。它也能夠在繩纜上緩慢移動(dòng)，作為測試任務(wù)的額外標(biāo)的，也能驗(yàn)證雙星+滑塊的技術(shù)可行性，從這個(gè)角度的確是世界首例，但它的更科學(xué)叫法應(yīng)該叫做滑塊。整體上這個(gè)任務(wù)只是個(gè)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證性質(zhì)的小型任務(wù)，跟大家想象中的“黑科技”相距甚遠(yuǎn)。

　　4. 宣傳作用

　　毫無疑問，太空電梯是個(gè)大大的噱頭，引發(fā)了全世界關(guān)注，也引出了每個(gè)新聞稿里都會(huì)出現(xiàn)的大林組建設(shè)公司。作為日本最大的房地產(chǎn)企業(yè)，大林組造了無數(shù)日本的摩天大樓，太空電梯概念一直以來是他們宣傳的重要方向。部分資助這么一個(gè)大學(xué)里的小型科研項(xiàng)目并不昂貴，卻收獲到了萬千讀者的關(guān)注，可謂是一次成功的品牌曝光。

　　其實(shí)，NASA 曾經(jīng)做過一些預(yù)研究，最終全部放棄。谷歌著名的X實(shí)驗(yàn)室，曾經(jīng)研究過太空電梯可行性，最終宣布放棄，因?yàn)樗募夹g(shù)難度“遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了人類現(xiàn)有技術(shù)水平”。

　　更何況，人類航天已經(jīng)愈發(fā)成熟，隨著可回收運(yùn)載器和航天器的快速研發(fā)，尤其是商業(yè)航天的加入，航天成本也在迅速降低，太空電梯最吸引人的“價(jià)格優(yōu)勢”并不存在。

　　因而，歷次報(bào)道“太空電梯”大新聞的媒體，大概像把壁虎吹作劍齒虎一樣。

　　以上，別鬧了，大家還是老老實(shí)實(shí)支持可控核聚變這種靠譜的技術(shù)吧，改變?nèi)祟惾克?
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