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6月17日，马斯克又搞出大事件了。
根据马斯克计划，2-3年内，SpaceX公司将开始测试“环球客运”。通过这艘“星际飞船”，从纽约到上海只需要39分钟。
超模君不禁想起，半个月前马斯克通报全公司的一封霸气侧漏的邮件：我们的首要任务是星际飞船。
言犹在耳，马斯克却一如既往地果决，这么快就又放了一个深水大炸弹！
事实上，同样是人类探索太空，除了火箭、星际飞船外，还有一个已经让科学家为之着迷的方法：太空电梯。
最著名的是2012年日本宣布的“太空电梯”计划，其中号称最快2030年开始建造太空电梯，2050年能正式投入使用。
据说太空电梯时速200公里左右，每次核载30人，只要花一个星期时间就能上天了！
我们看着火箭和太空电梯相去甚远，其实它们都是同一位神人提出的概念。
我有一个飞天梦
这位神人就是康斯坦丁·齐奥尔·科夫斯基，被誉为“人类航天之父”。我们登月用的火箭就是他提供的理论方法。
他一生中大部分时间住在小木屋里自己思考钻研，发表了世界上第一篇理论上论了火箭作用的论文：《利用反作用力设施探索宇宙空间》，还算出了地球逃逸速度：8千米/秒。
但其实康斯坦丁连小学都没读完，完全是靠自学，完成了高等数学、物理和化学的课程。
说到太空电梯10米铝合金升降机的启发，其实是一个偶然：1895年康斯坦丁访问法国，在巴黎参观了当时世界最高塔：埃菲尔铁塔。
他当场被埃菲尔铁塔的高度震撼了，萌发了一个想法：若是这个高塔继续搭建，一直延伸到天际，我不就可以去到太空了？
随后回到苏联，康斯坦丁提出了人类历史上第一个“太空电梯”的概念。
一条10万公里长的绳索
虽然康斯坦丁早早提出了“太空电梯”设想，但是在长达半个世纪里太空电梯都只存在于猜想中，连概念图都没有。
美国航空航天局太空电梯概念图
直到1960年，苏联的工程师尤里·阿尔楚塔诺夫第一次将它具现化。
按照我们的想法，建高塔通常都是现在地面打好地基，再一层一层往上修建。
可是，如果是从地面开始建造，几百米高楼倒还好，几万公里的高度却很容易偏离轴心，歪到天边去。
所以尤里的设想恰恰相反，他的想法是先发射一颗卫星到地球静止轨道上，从空中扔一条绑着重物的绳索下去，这样就能定位到赤道表面。
这里补充一个知识点：地球静止轨道是指地球赤道上空约3.6万公里的同心圆的轨道。
因为它的转速和方向都与地球自转都一致，所以它看起来就像静止了一样。
地球静止轨道
如果卫星是在其它轨道，电梯会随之一会儿长一会儿短，不但不安全，说不定还会因为卫星转得太快给地球捆上几个结。
所以说，整个太空电梯应该垂直于地球赤道。
从太空中看上去就像从地心里直直地凸出来的一根针
但是当年尤里找遍了所有材料，却发现：就算是一根麻绳，当它长度达到3.6万公里时，它的重量也足以把天上的卫星直接拽下来。
陨石坠落
所以为了能够让这条绳索安安稳稳地保持伸直状态，必须在卫星相对于地面的反方向延长同样的长度。这样一来，绳索就长达7.2万公里了。
可是这还仅仅是保持平衡状态！这时候随便来个人轻轻一拽，卫星就又变成流星了。
没办法，尤里大手一挥，索性再次延长绳索，据说是要一直延长到10万公里以外！
最后再用一架升降机来攀登这根绳索，就是电梯的初始模型了。
但是问题又来了，10万公里都赶上地月距离的1/4了，分分钟月球的摄动就会把电梯抢走了！
摄动指一个天体绕另一个天体按二体问题的规律运动时，因受其它天体的吸引或其他因素的影响在轨道上产生的偏差，这些作用与中心体的引力相比是很小的，因此称为摄动。
科学家转念一想，索性不费材料拉那么长了，干脆在远离地面一侧绑上足够重量的配重来平衡算了。
事实上，尤里的方案基本只在科学圈流传，而真正让太空电梯广为人知的，其实是克拉克的一部科幻小说——《天堂的喷泉》。
地球静止卫星轨道也称“克拉克轨道”。文中详细论述的地球同步静止卫星细节，直到如今仍然被所有商业通讯卫星采用。
克拉克在书中写出了自己的“天才”技术方案：太空电梯实现的基础是高强度纤维材料“蛛丝”。
超模君想，怕不是要用上蜘蛛侠的蛛丝才能行吧。
只能生产0.5米
如果按照康斯坦丁最初设想的，用钢铁来做数万公里的绳索，它分分钟就会因为重力，被自己的重量拉断腿！
这里再补充一个知识点：高层建筑都要计算长细比。这有利于帮助工程师选择适合的建造材料和结构链接方式。
长细比（Slenderness) 是指杆件的计算长度与杆件截面的回转半径之比。
这个长细比在材料学中也称为柔度，严格意义上，它还要考虑结构之间的连接方式，这里为了方便理解，我们只进行简单的计算。
比如目前世界上的最高建筑哈利法塔，它高达828米，长细比约为10:1；如果不考虑长细比，可能哈利法塔就会变得像拉面一样绵软无力，随时坍塌。
而太空电梯更夸张，长细比分分钟超过10000:1，这对材料的要求就更加严格了。
超模君了解到，目前世界上最高的电梯是我国张家界的“百龙电梯”，高达335米。
游客形容：坐这电梯就跟坐孙悟空的筋斗云一样刺激。
它的主力绳索用的是一种飞机材料：碳纤维与铝合金合二为一。
所以理论上来说，我们要找到比飞机材料的重量更轻，延展性更强的材料来做这条绳索。
那为什么日本就敢宣布：最快2050年旅客就能用上太空电梯呢？
其中最决定性的因素就是1991年，日本发现了超自然材料碳纳米管。
据数据分析，这种材料完全能够满足这条主力绳索的所需要的要求：又轻又有韧性。它的抗拉强度是钢的100倍，重量却只有钢的1/6。
断裂长度：不锈钢为25.9米；碳纳米管为4716-N/A
据说，理论上这种材料不应该出现在自然界中。但是奇怪在它突然被科学家发现了，而且人工复刻还非常困难，就像是外星人或者远古地球高等文明不小心丢失在那里的。
不过让人失望的是，目前这玩意儿最多只生产了0.5米。
所以，对于日本的惊人计划，美国是这样回应的：再等50年吧！
写在最后
虽然在现实中，科学家连个雏形都还没造出来；但是借助科幻电影、小说，我们已经能体会到太空电梯的惊人魅力了！
随着技术的进步，再加上各学科之间的交叉、融合，超模君相信：太空电梯这个脑洞肯定会被逐步实现。
也或者，我们还没发明出太空电梯，就能研制出更高效的航天方式。10米铝合金升降机
一旦这些产业搭建起来，人类、地球和宇宙之间的关系都会发生变化。对于每一个人来说，太空不再是虚无缥缈，遥不可及的。
正如航天之父康斯坦丁断言：地球是人类的摇篮，但是人类不可能永远生活在摇篮里。