一種讓科幻迷躍躍欲試的太空競賽已在進行之中，一個叫作「太空梯」(space elevator)的計畫，在我們有生之年就可能搭電梯直達太空。數百名來自歐、美及亞洲的科學家及工程師在日本進行「太空梯」研發概念的研討會，商討如何設計一座能夠直接把人類送上10萬層樓高空的「太空梯」。

也許你覺得這聽起來太過離譜，但事實上如果開發成功，太空梯將是前所未有的人類工學鉅作。一條固定在地球表面，往上延伸數萬公里直至太空的纜繩，末端裝設一個用以平衡的秤錘，就是這座梯子的基本設計。

研發者們認為物理學的慣性(inertia)，即一個運動中的物體在不受外力影響之下能延直線維持其速率，可以使纜繩保持在被拉緊的緊繃狀態，並得以讓梯子安置在與地球同步旋轉的軌道上。纜繩延伸進入天際，最終抵達在太空軌道上運行的衛星站。

工程師希望太空梯能傳送人和物品進入太空，有人建議以此方式拋棄核廢料，還有人提議可用太空梯把太陽能發電板置於太空中發電來供給人類所需的電能。如果這個東西聽起來像科幻小說中的內容，或許因為它曾經一度是如此。

1979年的一部小說《天堂之泉》(The Fountains of Paradise)把太空梯的點子帶給了大眾。另一部小說《天網》(The Web Between the Worlds)也以描寫太空梯為特色。但是30年後的今天，日本太空梯聯盟(Japan Space Elevator Association)的科學家們已經真的在著手進行太空梯工程。他們與美國的前進太空基金會(Spaceward Foundation)以及一個位於盧森堡的組織合作進行太空梯的設計。美國的升港集團(Liftport Group)也在從事這方面的設計，他們估計全世界有超過300位科學家和工程師在開展這方面的研究。

美國太空總署(NASA)舉行了一項4億美元的「挑戰太空梯」(Space Elevator Challenge)競賽，以鼓勵該領域人士設計出一座成功的太空梯。那麼，是什麼原因使得太空梯目前還無法真正實現呢？

美國麻省理工學院航太學教授霍夫門表示，奈米碳管的設計顯然是最大的障礙，「我們就快要擁有能夠延伸3萬公里的材料了，但我們現在還沒有能力用奈米碳管制做纜繩。我有信心能在合理的時間之內達到這一步。」他還認為，必須進行國際對話，讓國際社會關心此議題，「這不是一個國家或一間公司能做的事情，應該採取國際共同開發的發展方式。」

日本太空梯聯盟發言人土田晃表示，最適合用以建造太空梯的材料是奈米碳管(carbon nanotube)。奈米碳管非常輕巧且強韌，其延展力是鋼索的180倍，是目前唯一有潛力用於製造太空梯索的材料。「現在我們有一條奈米碳管做成的拴繩，具有三分之一或四分之一製作太空梯所需的強度。我們期望在2020年或2030年有足夠強度的纜繩。」

土田晃表示，另一個最大的挑戰就是獲得展開計畫的資金。日本太空梯聯盟目前沒有後備資金可用於太空梯計畫，並且其100多位成員都以其他的工作維生。其他關於太空梯工程的困難，還包括如何建造基地、如何設計基地、在哪裡開始運作。土田晃表示，可供太空梯座落的地點有南中國海域、澳洲西部、太平洋的加拉巴哥群島等等。他說上述地點通常都沒有會對太空梯造成威脅的颱風，「因為太空梯的基地將會位在與地球旋轉同步的軌道，所以太空梯的底站必須座落於靠近赤道處。」

雖然日本太空梯聯盟已經預定在2030年完成太空梯的建置，但霍夫門認為可能還要更久一點，「我不知道是否在我們有生之年能實現，或是在一、兩百年後，但我們幾乎可以預想它會如何運作。」霍夫門說，建造一座太空梯，是何時的問題，而非是否能。霍夫門相信它的實現將會在人類歷史上宣告一個嶄新的時代，「它對於人性化科技而言是革命性的，不只是對於太空旅行。」

在未來50年，人類在征服宇宙的道路上將取得多大成就？美國國家宇宙委員會（USNCC）對此進行了大膽而又科學的預測，並向政府提交了一份題為《2010～2060年開拓宇宙新邊疆》的報告。在這份200餘頁的書中，寫下了人類面向未來50年開拓宇宙的雄偉理想。

2020年開通宇宙公路—

什麼是宇宙公路？即以地球為出發點，把公路延伸到太空。宇宙公路是除了太空梯之外通往宇宙既安全又便宜的另一運輸手段。迄今為止，這些公路的出入口僅限於美國的卡納維拉爾角和前蘇聯的拜科努爾等幾個地點，而且費用高得驚人。如果人類想要更好地控制太空，就必須開發更便宜的並且從任何地方都能起飛的運輸手段。

USNCC報告書預測，在2020年，Zeus航空太空梭能從普通機場起飛，它可採用改變動作的方式飛行，即：從起飛到速度達到4馬赫這一階段時，採用吸收外部氣體並壓縮之的滑輪噴氣引擎；在高空速度從4馬赫增加到12馬赫期間，採用壓縮外部氣體速度能的超音速燃燒衝壓噴氣引擎；沖出大氣層後採用火箭引擎。這樣在不同的速度和高度時分別採用了最佳的動作方式，就能達到節省能源和費用的效果。

這種Zeus航空太空梭是未來專門運送旅客的。為了能把貨物運往太空還要開發兩級火箭式貨物運輸機。貨物運輸機採用無人駕駛的自動方式，其第二級軌道器還可以作為客機使用。火箭式客機在效果和費用方面都比不上航空太空梭，但實現它的技術困難要少得多，因此，USNCC也把它作為一種方案提出來。

2025年運行宇宙驛站--

根據USNCC報告書的設定，在啟用太空梯與宇宙公路之後，人們還會在通往宇宙的路途中建立一些宇宙驛站。第一個停車驛站是地球太空港，人類可以乘Zeus航空太空梭在這裏降落後換乘宇宙聯絡船。太空港不但是聯絡船的停留地，也是推進劑的補給地。地球太空港真正開始活動恐怕要到2025年以後。

一旦宇宙驛站建成應用，那麼太空港會向兩個方向伸出長長的索道，這就會出現一種非常有趣的現象：由於潮汐力的作用，軌道上運行的細長物體會產生向兩端托的力，因此，從向下（即向著地球的方向）一端放出物體，就會落向地球：從向上一端放出物體，就會上升。如果從下索道發射航空太空梭，從上索道發射聯絡船，那麼兩者不使用能量，也可以轉移到人們期望的軌道上。

2030年在月球上建工廠--

報告書的預測，為了在2025年重返月球，將在環繞月球的軌道上建立月球太空港，從地球太空港出發的聯絡船2～3天后即可到達月球太空港（人們在那裏可以換乘月球登陸船）。聯絡船有客運和貨運兩種，以液氫和液氧為推進劑，如果裝上腳還可成為登月船。為解決聯絡船從月球到地球的減速問題，可利用空氣阻力達到減速。因此，在聯絡船的底部可以裝上陶瓷制的像大器皿那樣的空氣制動器。

建設月面據點所需要的物資和人類生活所必須的氧氣、水、食品等，可逐漸利用月面取得的資源。月面基地具備自給自足的條件後，人們可以在上面建設工廠，並將其發展為殖民區。預計月面實驗工廠的建設將於2026～2027年開始，月面工廠的建設將於2030年開始。根據USNCC報告書的設想，隨著大規模月面工廠的建設，在地、月系統的太空開發中也要用到月球資源：把在月面製造的產品送往太空固然好，但把月岩原封不動地送到太空去製作產品也許更有用。因為月岩主要由矽酸鹽組成，處理月岩就可以取得人類呼吸和火箭推進劑必不可少的氧氣。月岩也含有鐵、鎳、鎂、鈦等金屬資源。

在月球上建地下賓館—

如果月球太空港建成，不僅是宇航員，科學家與許多技能工人也將陸續登月。與此同時還會建造月球賓館。在月球上建造賓館最為理想的位置應是那些晝夜溫差小、生活環境穩定的地方。同時，考慮到距月球地表深93釐米以下的地方受太陽溫度變化影響小，因此，月球賓館的初步設想是，利用月球的熔岩隧道建在地下的月球賓館，將建立一個維持生命的環境調節系統，使空氣保持在與地球相同的一個大氣壓，室溫控制在18℃～24℃之間。

第一座月球賓館將設有200間客房和供客人用餐的餐廳、休息室等，賓館的牆面設有能看到賓館周圍和宇宙景色的銀幕。每個客房都設有浴室、廁所、電視和電視電話並配有健身設施。在重力和加速度只有地球1/6的月球上，乒乓球和網球必須加重品質，同時還應在乒乓台周圍和網球場上鋪滿有吸附力的地毯，人們的鞋底也要裝有吸附器用來增加引力。

另外，在封閉式月球農場裏還可栽培小麥、水稻、土豆、番茄等。由於那裏的空氣中含有相當於大氣中8倍濃度的二氧化碳，使得植物生長週期縮短一半並又能獲得3.8倍的收穫量。當然，月球牧場還將飼養那些已經適應了月球環境的動物，如微型豬、微型雞、羅非魚、蝸牛等。屆時，人類的登月旅行將不再是夢想。

2040年建立火星據點—

USNCC報告書中的第三要點就是：把火星作為月球之後的開拓目標。儘管火星的環境比月球更容易親近（火星有相當於地球1%的大氣，同時也存在水；自轉週期是24小時37允也有四季的變化，表面重力是地球的38%）。但相比月球基地，火星基地距離地球要遠得多，因而在火星開拓的初期就要自給自足。還有為預防在火星上發生緊急事態（救援隊從地球趕到火星需要一年以上的時間）就必須同時建立兩個火星基地，以便互相支援幫助。

這樣看來，火星基地不僅要在火星表面建立，而且在其衛星福波斯和德莫斯上也要建立。這兩顆火衛和小行星一樣，可能也含有很多有用的物資。另外，人們還可以在火星衛星的軌道上建設作為火星門戶的太空港。根據USNCC報告書的預測，火星基地雛形將於2030～2040年間建成，而真正的火星基地建設，恐怕要到2050年代初。

2050年建成宇宙巡迴航母—

隨著航空技術的發展，人們在50年後到月球去旅行，也許會像現在乘飛機到國外旅行一樣容易。但要飛往火星卻絕非易事，因為旅途就要5～7個月以上的時間。為此，開發宇宙巡迴航母成為USNCC報告的第四要點。宇宙巡迴航母是跨越地球和火星的軌道、環繞太陽旋轉的宇宙船。根據以往的概念，火星太空船首先在地球附近加速後轉移到環繞太陽的軌道，到達火星附近減速並轉移到環繞火星的軌道。但這樣每一單程都要加速和減速，非常浪費能量。而宇宙巡迴航母就避免了這樣頻繁的加速或減速的問題（它只在地球和火星之間行駛）。

乘坐宇宙巡迴航母的旅行需要幾個月的時間，因此，船內的設施必須很齊全。船內要建立人造生態系統、再生氧氣和水，並栽培植物、糧食的一部分用以自給自足。而且，宇宙巡迴航母必須保證能自給自足航行幾年，因為萬一接近火星時移乘和補給失敗，那麼到下一次接近期間的漫長時間都要單獨航行。

人類自上世紀中進入太空以來，在宇宙探索上就再沒有太多進展。“今天，很多科學家實現太空飛行，純粹是為了飛行而飛行”。宇航員、哲學博士謝爾蓋·克裏切夫斯基說：“每一次飛行都只是從一個空間到另一個空間的技術轉移。”他認為，人類作為一個物種的主要任務是向外太空擴張，不是只限于建立科學基地，這是出於要把人類作為一個物種保護起來的情感。

災難隨時可能發生，隨之而來的是地球上的生物將處於滅絕的邊緣：從行星撞地球(似乎恐龍就是這樣被消滅的)到核彈，或者資源被用盡……那麼，在實現遷移太空的道路上有哪些問題等待著人類呢？離地球最近的月球以及重力、溫度、照明度都與地球類似的火星，被認為是兩個主要的遷居星球。

把人送上月球之前，科學家們需要解決的問題是：保障人類生存所需的氧氣、水、食物。如果可以通過浮土——月球表層的表皮土開採到氧氣的話，那麼，水呢？這也正是世界上一些大型宇航機構，正在絞盡腦汁希望解決的問題，有時某個機構宣稱似乎在月球上找著水了，但卻通常沒有下文。

未來月球居民的飲食問題也很重要！人類將來能在月球上種菜、養雞嗎？月球上的引力比地球小6倍，給植物澆水、植物的生長等都成問題，養雞就更別提了，在那種重力狀態下，雞會像雞毛一樣飛起來。

建立外星城市還存在一個不小的問題——能源。如果我們要把人類遷移到別的星體，這些星體上必定要有大量的、不間斷的能源供應。目前對於太空能源的來源，研究者們只知道兩個——核能和太陽能。在月球上使用核能的前提是把核裝置運離地球，而在這個過程中沒有人能夠保證裝滿鈾的運載火箭在地球上升空時不會發生事故。

使用太陽能相對簡單一些，人類只需“集中”太陽能然後把能量發送到“月球人”需要的地方去。然而，如今的太陽能電池不便攜帶，使用效率也不高。科學家發現了作為月球表層浮土混合物而大量存在的氦-3，但至今人類還沒有掌握把這種元素轉變成能量的方法，它的使用就更遙遙無期了。

人類遷居別的星球還有一個基本技術方面的問題不容忽視——建造住宅。在外星房屋的設計上，科學家們的最大難題是太陽輻射。眾所周知，地球磁場外部的太陽輻射程度很高，整個宇宙中對一切生物構成主要威脅的就是－太陽輻射。研究者稱：建造宇宙住房時有兩個辦法可以抵擋太陽輻射，要麼將房屋建造得足夠高大、厚實，要麼深入到星球內部幾米處建造房屋。

但首先人類不習慣生活在“地下”，其次要在別的星球上挖地三尺，必須運送大量建築設備到這個星球上，這在經濟上相當不划算，因此研究者提出的最好方法是把房屋建成球形的充氣式風動結構，可以部分地被埋入地下。

研究人員相信未來的外星基地，將是半球狀物的集合，在這些半球狀物下人類將建造房屋和工業建築。科學家們將纖維、尼龍等有機布匹視為外星基地的設計材料。這種有機布匹堅固且體積小，方便從地球運送出來。然而由於無法承受紫外線和真空狀態，這些材料必須用鍍鋁的外殼包裹運送，半球狀物外表層所需的鋁和鈦都能在月球上找到。

據估測，在建造地球外基地的初期，需要從地球運送70-100噸的貨物。頭10年只能住2-6個人，這些人的任務可不輕，他們需要安裝、對接、檢查好所有的設備，為人類進一步擴張創造有利條件。

“金星”計畫－莫斯科國立工業大學教授弗拉基米爾·伊格裏茨基認為：在移居外星球的問題上，醫學生物方面的因素比技術上的考慮更為重要。火星上的萬有引力比地球小3倍，而月球上則小6倍。“即使是蝸牛也無法在失重狀態下正常繁殖，因為在最開始的幼蟲階段它們的器官和神經系統就會出毛病。月球甚至是火星上的引力，足夠讓一個人從生命之初就可以正常生長的說法，完全不符合事實。”

他認為：移居金星是最為現實的。金星上的引力和地球引力相當，如果我們不僅想在那裏居住，而且要在那裏延續後代、養育動物、不靠地球供應的話，這一點是最主要的。只要引力相當，動植物在那裏肯定會和自然環境一同生長。

但金星的問題一是表面溫度過高，二是自轉非常慢。金星上的一天略微比地球上的一年短一點，也就是說，在金星上，早上出生的人，有可能連涼爽的晚上都活不到。但這並不會難倒科學家，方法就是改變整個金星上的氣候。

為此，伊格裏茨基建議在金星上安裝類似於“核能冬季”的裝置：“如果我們有針對性地用小行星撞擊金星，那麼金星表層將會有塵埃浮現，表層溫度將會降到需要的溫度。”伊格裏茨基說。

用那些可控的宇宙大石塊，能夠改變金星自轉速度——瞄準赤道切線扔過去。之後，金星的自轉速度，就可以和地球的自轉速度相當。說真的，人類需要多長時間才能實現如此宏偉的工程，科學家也說不清。但在等待金星冷卻，和自轉變慢的這段時間裏，我們或許可以嘗試著更加珍惜地球。





附圖~:~未來的星際世界.... (2012-12-20 22:24:43)

這張從國際空間站拍攝的星軌照片，太空中的星光和地球上的城市燈光交錯在一起。國際空間站距地面240英里。

                                     兩隻正在嬉戲的小豹子

                     在浩瀚星際裡孤獨探索著宇宙奧祕的太空飛行人

                                    未來星球的宇航基地一角

                                      星球即將爆炸的瞬間

                                  環繞在星球週遭的太空隕石群

   

                        在浩瀚銀河星際間各星球都各自奔忙著....