刊登日期 : 2023-02-01
電影《流浪地球2》2023年春節在內地上映，再掀科幻熱潮，片中很多設備也引起網民熱議，其中討論最多的莫過開篇就出現的太空電梯。直通天際的太空電梯是否符合科學原理？它有可能實現嗎？
太空電梯可「掛」在地球同步軌道上
太空電梯肯定不是在《流浪地球2》首次出現的，不少科幻電影都曾見到；它甚至有逾百年「歷史」，早於1895年，俄國人齊奧爾科夫斯基（Konstanty Ciołkowski）已提出類似構思；這位航天先驅的名言大家可能會聽過，就是「地球是人類的搖籃，但人類不可能永遠生活在搖籃中。」
當然，很多報道都指太空電梯不只存在於幻想，它在原理上是可行的，很多國家的科學家都正具體地研究。
有人或直覺地質疑太空電梯的纜索或支架如何能「掛」在茫茫太空之中？
原來在地球赤道的3.6萬公里上空，有着「地球同步軌道」；在該軌道上的航天器，運行速度剛好與地球自轉同步；假如從地面上遠眺，它就像靜止在天上；在地球同步軌道上的衛星或太空站，正好能作為「掛鈎」。
從「掛鈎」垂下長長的纜索，一直到達地球赤道並予以固定，再在纜上裝上載人載貨的「車廂」和相關設備，即可以成為一部直上空的太空電梯。
目前中國太空站和國際太空站運行軌道距離地球只有400公里左右，3.6萬公里的太空電梯高度高得多。
為甚麼要太空電梯？目前人類進入太空都要靠運載火箭，但火箭要擺脫地球引力，必然消耗大量燃料來加速，燃料甚至達到火箭總重的90%以上，成本高、效益低。所以如果太空電梯能製造出來，它的運作成本將大幅降低。
「炭納米管」或成為太空電梯纜索物料
有傳媒估算，目前發射一公斤貨物到太空要2萬美元，用太空電梯只需500美元，低廉成本將是人類實太空移民、更遙遠的深空探索的基礎。
另一方面，太空電梯不需要靠速度來擺脫地球引力，讓它可以「低速」運行，使用者不需承受重力，這也讓一般人的太空旅行成為可能。
不過，剛才說的只是太空電梯最簡化的原理，它涉及技術還有很多，而且即使原理再簡單，也不等於容易建造。
以目前科學發展而言，建設太空電梯仍有很多難點，例如如何把設備送上太空、建成之後如何維護、遇故障如何救援等等。
而最需要解決的，是用甚麼物料來製造足夠長的電梯纜索，而且它必須有超高強韌度（3.6萬公里幾近環繞赤道一圈了），還一定要極輕，否則一條3.6萬公里長的纜索，自身重量就足以把一切壓跨。
其實能製造太空電梯纜索的高科技物料，1990年代初已研發出來，稱為「炭納米管」。據報1.6克重、1立方厘米大小的「炭納米管」，便能承受超過800公噸的重量，其強度是鋼鐵的100倍。
日本一家公司2012年即宣稱要用「炭納米管」來製造太空電梯，並以此在2050年前把人送上太空。
中國航天路線圖暗示研發太空電梯？
不過目前來看，日本公司的計劃應該難以如期實現了，因為「炭納米管」雖然研發了出來，但以他們掌握的技術，只能製造出幾公分長的一段。
中國在「炭納米管」技術方面目前有一定優勢，清華大學一個團隊2017年曾製造了世界最長、單根長度達半米以上的「碳納米管」；可是即使半米，與3.6公里還是相差很遠，還需繼續突破。
那作為航天大國的中國，是否有發展太空電梯的路線圖？相關資料甚少，但中國航天科技集團一院2017年發表的《2017—2045年航天運輸系統發展路線圖》中，曾提到「到2045年，進出空間和空間運輸的方式將出現顛覆性變革，天梯、地球車站、空間驛站建設有望實現」；文中的「天梯」是否就等於太空電梯？官方沒解釋，大家可以發揮想像。
此外，新華網2021年一篇提為「先坐『天梯』再『開車』 這份月球漫遊指南請查收」的文章中，更提及從地球直通月球的「月球天梯」，非常科幻。
無論如何，像《流浪地球2》中的太空電梯，未來肯定會實現。至於是多久的未來，現在或沒人知道，就像生活在1923年的人們，應該不會想到短短46年之後（1969年），人類便已經登陸月球。
《流浪地球2》改編自劉慈欣的同名小說，由吳京及李雪健主演，劉德華特別演出。該片為《流浪地球》的前傳，講述「太陽危機」即將來襲，人類面臨末日災難與生命存續的雙重挑戰；該片的開篇就出現了太空電梯。
延伸閱讀：《三體》《流浪地球》作者 劉慈欣讓中國式科幻走向世界
延伸閱讀：我國發布未來航天運輸系統路線圖
