人類太空電梯計劃有致命缺陷 實現可能渺茫

人類太空電梯計劃有致命缺陷 實現可能渺茫

不知從什麼時候開始,人類就真的開始著手想要將太空電梯這種原本只出現在科幻電影裡的科技變成現實了。包括我們熟悉的Google,它的 X 實驗室都曾將太空電梯列為研發計劃。人們之所以敢這麼天馬行空,倚仗的就是正在發展中的奈米碳管技術。奈米碳管被一些人稱為“奇蹟材料”,

奈米碳管(carbon nanotubes)是在1991年由日本NEC公司研究員飯島澄男(Sumio Iijima)所發現,其質量只有鋼鐵的六分之一,強度則是鋼鐵的百倍,導熱能力等同於金剛石或藍寶石,具有多樣的電氣特性和許多獨特的物理和化學性質。它由碳原子組成六邊形從而生成管狀結構。奈米碳管擁有古怪但能令科學家興奮的導電性、磁性和力學屬性。

正因為如此,人們認為奈米碳管技術如果能繼續發展,就足以能夠伸展到太空中,成為太空電梯必不可少的材料。我們目前遇到的困難是奈米碳管的強度僅是它應有的百分之一,而香港理工大學的研究者通過模擬找到了答案。

科學家創建了一個奈米碳管模型,但有一個原子不在它該在的位置,使得其中一個六邊形變成了五邊形。這個小小的錯誤成為了一個極大的弱點,使得它非常容易斷裂。一旦發生這種情況,作用在結構其他部分的張力就會完全毀掉這個模型。

只是一個這樣小的錯誤,該奈米碳管的理論最大抗拉強度就從 100 吉帕斯卡減少到 40 吉帕斯卡。如果類似這樣的瑕疵更多,那就會造成更可怕的性能衰減。據計算,要支撐起一座能夠實用的太空電梯,抗拉強度最少需要 50 吉帕斯卡。

科學家總結說:“只有質量極高的奈米碳管才能夠達到它們理想的強度。大多數現在量產化的奈米碳管都存在大量缺陷,而高質量的奈米碳管又很難去量產。 ”

除非奈米碳管的合成技術上有了飛躍性突破,否則使用這種材料來打造太空電梯就會是一件非常危險的事情。有人可能會認為等待突破並不是問題,但考慮到用奈米碳管製造太空電梯意味著超過35000 米長的一段材料中不能有哪怕一個原子的錯位,而且輻射和太陽風的影響使得這樣的電梯即使能打造完成,維護也是幾乎不可能的。這樣一來,奈米碳管很可能就將不是我們實現太空電梯之路上最可行的辦法了。

沒有了太空電梯,我們如何能夠實現對太空的自由往來呢? SpaceX 的可循環利用火箭似乎是個不錯的辦法。隨著技術進步,可能性總是存在的。

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