大林組的太空電梯概念圖。(圖:Obayashi Corp.)

以一條極長的纜繩蔓延至太空中,將貨運、太空人運送至國際太空站,甚至是月球,這是太空電梯(space elevator)的夢想藍圖。在奈米科技逐漸進步的 21 世紀,此夢想開始有望脫離科幻小說邁入現實世界。但目前仍有許多材料、工程上的問題需克服。

近日,日本靜岡大學(Shizuoka University)的研究團隊計劃將在國際太空站(International Space Station)進行全球首個太空電梯實驗,希望能加速此領域的研究進展。

實驗計畫

研究團隊計劃從日本的種子島宇宙中心(Tanegashima Space Center),將實驗用的兩個微型衛星發送至國際太空站。

兩個方形的微型衛星邊長皆為 10 公分,並以 10 公尺的鋼纜連接在一起。而纜繩上將會裝置上模仿太空電梯的容器,並以馬達驅動。兩端微型衛星上的相機,將會記錄下此容器在太空中以纜繩為軌道的動態,以進行後續的研究。

太空電梯

此研究計劃的主要承包商,大林組(Obayashi Corp.)也正在進行自己的太空電梯計畫,希望能在 2050 年前實現太空電梯的建設。

其太空電梯的設計概念為六個橢圓的載具,每個長 18 公尺、直徑 7.2 公尺,能乘載 30 個人。並在海上建設纜繩的基地,往上延伸 3 萬 6 千公里至太空。載具將使用電動滑輪(electric motor pulley),以時速 200 公里的速度,在八天後到達太空站。

未來發展

一般而言,以火箭運送貨物至國際太空站的花費約每公斤 2 萬 2 千美金(約 68 萬新台幣,17 萬港幣),而太空電梯預估每公斤僅需 200 美金(約 6,170 台幣,1,570 港幣)。因此未來若能實現此願景,將有助於人類在太空探索上的發展。

但在實施上仍存在許多待克服的重大問題,包括纜繩的強度需足以承受在軌道上運轉而不斷裂,且還需抵禦來自宇宙的高能射線,以避免降低纜繩的使用壽命。雖然奈米碳管(Carbon nanotube)被認為能夠勝任此任務,但目前尚未有大規模生產並維持其品質的製程方法。

 

參考資料:

  1. Next stop space: Researchers to carry out ‘cosmic elevator’ experiment – The Mainichi. (2018, August 26). The Mainichi
  2. Chong, Z. (2018, September 03). Japan to conduct first test as part of space elevator project. CNET
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