春节档《流浪地球2》热播，又掀起了一波科幻热。在这部电影中，有一种建筑非常有趣，那就是太空电梯。
在电影中，只要乘坐太空电梯，就可以直升入太空。太空电梯的概念在刘慈欣的另一部作品《三体》中也有所提及，可见它确实是未来的趋势之一。
那么，现实生活中，真的有可能会出现这样的建筑吗？
说起来你可能不信，太空电梯的概念在一百多年前就已经有了，被后世誉为“航天之父”的前苏联科学家齐奥尔科夫斯基提出了这个设想。
时至今日，太空电梯不仅仅是科学家灵机一动提出的设想，更是具有极高的价值。国际宇航科学院（IAA）曾经分析过，如果太空电梯能够实现，那么人类将地球上的物品送到太空的成本将会由每公斤美元降到仅仅美元，可以说降幅相当可观。
除此之外，太空电梯也更加便捷。在这里发射航天器，可以利用地球的自转直接获得巨大的线速度，大幅提高人类的航天能力，帮助我们更快地建设空间站、太空发电站等设施。
因此，早在年的时候，美国宇航局就曾经认真考虑过这项技术。近些年来，也有其他一些机构尝试建造。
想要建造太空电梯，首先要想的就是建在哪、通向哪的问题，这两个问题其实是同一个问题。
太空电梯的终点必须和地面保持恒定的相对位置，否则电梯就会损坏。也就是说，它的终点只有一个，那就是地球同步轨道上的卫星。如果是其他轨道的卫星，就会因为运行而脱离太空电梯。更不要提太空电梯直通月球了，地球自转周期是一天，月球公转周期是一个月，这样的电梯必然会折断。
因此，太空电梯只能建在赤道，并且为了触及地球同步轨道，其高度必须达到公里。对，你没看错，是公里。
这么高的距离，就算太空电梯再快，花费的时间也不少。有人认为，太空电梯的时速可以达到公里，即便速度这么快，也要7天左右才能完成一次单程。
问题在于，别看地球赤道的周长有差不多公里，实则陆地非常少，大部分都是海洋。好在根据科学家的分析，太空电梯不一定要建造在陆地上，也可以建设海面基站。
即便如此，海面基站的选址也要考虑地震带等问题。目前公认比较好的选址，就是国际日期变更线（也就是°经线，大部分位于太平洋）以东、美洲大陆以西的区域。
这是在地球，科学家甚至已经畅想未来人类在月球、火星、土卫六等天体上建造太空电梯的画面了。如果人类真的能够占领太阳系其他天体，那么同样需要发射航天器，同样需要降低发射成本，自然也就有太空电梯发挥的舞台。
为什么太空电梯这么好，却直到现在都没有投入使用呢？答案很简单，那就是难度太大了。别说实际操作，仅仅从理论上，人类目前就无法实现太空电梯。别的不提，仅仅是材料，目前就没有。
按照大家的直觉，太空电梯只要把缆绳从太空投下来不就行了吗？虽然公里有点长，但是咱们慢慢建造呗。可是，人类不仅是造不出这么长的缆绳，就算是能造出来，缆绳也不能用，因为目前的材料都太脆弱了。
你能想到的材料，第一个自然是钢铁。不过，当它足够长的时候，仅仅是自身的重力，就足以将它拉断。就算加粗，也没有任何效果，因为重量也增加了。研究表明，钢铁的断裂长度仅有6.4公里，远远达不到太空电梯的要求。
目前人类已知能够用来建造太空电梯的材料，大概就只有碳纳米管了。碳纳米管不仅材质结实，而且非常轻，许多物理、化学性能也都非常优异，被科学家们寄予厚望。
这种材料好则好矣，还是有其严重的缺陷的，那就是人类还很难制备这种材料。年，清华大学的一支团队制备出了迄今为止最长的一根碳纳米管，其长度也仅有0.5米，距离公里有天壤之隔。就算人类能造出这么长的碳纳米管，我们也只能保证其强度达标，其他方面的性能如何，仍然有待验证。
除了碳纳米管之外，还有一种材料有足够的强度，这种材料叫碳炔。和碳纳米管相比，碳炔更过分，因为这种物质早在年就被预言，直到今天别说制备，连发现都还没有发现……
太空电梯面临的问题不止这一个，还有很多。想一想，我们如何能够将物体垂直送到3.6万公里的高空呢？目前，科学家们提出了三种方案，第一种是像传统电梯一样的动力；第二种是像火箭一样利用助推器升空，《流浪地球2》中的太空电梯就有这样的助推器；第三种是利用激光。不论是哪一种方法，都有一定的缺陷，目前还无法解决。
哦对了，我们一直在提的公里，还只是同步卫星的高度。实际情况是，为了保持平衡，防止太空电梯被甩出去，卫星还要朝上方甩出一定的长度作为配重。这个长度目前说法不一，比较普遍的说法是长达公里，也就是地月距离的1/4左右，这对人类来说就更加难以实现了……
还有，太空电梯这么高，怎么保证它的安全性？除了大气层内的飞机之外，还有太空中的航天器，都要避开太空电梯。这些飞行器至少还有动力装置，但太空中还有数以万计的太空垃圾，有些能够追踪，有些甚至连看都看不到。别看它们体型小，一旦撞上太空电梯，造成的破坏是我们无法承受的，这些问题又该如何解决？
因此，太空电梯的选址安排在海上反而有优势，那就是可以更加灵活地躲避太空垃圾。像《流浪地球2》那样在陆地上建造太空电梯，确实不太安全。即便人类能清理太空垃圾，还有各种近地小天体的威胁存在。另外，如果电影里的太空电梯建在海上，空间站坠落时造成的伤亡也会小得多。
总而言之，太空电梯有它独特的优势，但和其他航天技术相比，它距离实现还太过遥远。等到人类的科技达到建造太空电梯的水平时，其他方面的航天能力恐怕也更加强大。
根据NASA先进概念研究所（NASAInstituteforAdvancedConcepts，简称NIAC）的预算，第一座太空电梯的造价可能达到亿美元。而真正尝试太空电梯技术的日本建筑公司大林组曾经提出，要在年左右实现太空电梯的技术。不过，这两个数据的可靠性，都值得推敲，大林组目前的研究进度更是没什么新闻，估计是路越走越窄了。
和太空电梯相比，还是月球基地更接近现实一些，至少十年之内我们差不多就能动工了。如果真的按照《流浪地球》的时间线发生灾难，人类是来不及建造太空电梯的。
#流浪地球2#