簡介
太空梯是全球九個規模最大工程。太空人和貨物將不再需要依靠笨重的太空梭到達太空工作站，藉助太空梯進入太空廉價又安全。雖然一些專家表示，太空梯至少在未來10年內無法實現，但大膽而熱情的發明家們已經在探索如何將這一偉大抱負變成現實的方法了。與此同時，這項技術對那些希望紮根地球長久一點的人來說可能會產生一個額外的好處：高速無線網際網路接入。基本原理
科學是一個開放的知識體系，其發展是永無止境的。最早提出太空天梯構想的人是俄羅斯著名學者齊奧爾科夫斯基。他提議在地球靜止軌道上建設一個太空城堡，和地面用一根纜繩連線起來，成為向太空運輸人和物的新捷徑。1970年，美國科學家羅姆·皮爾森進一步完善了太空天梯的構想。所謂地球靜止軌道，是因為當在該軌道上的太空飛行器以每秒7.27×10-5弧度的角速度繞地球運行時，正好與地球自轉的角速度相同，故從地面上看去，好像固定在太空中不動一樣，因此才被稱為地球靜止軌道。正緣於地球靜止軌道的這種特殊功能，齊奧爾科夫斯基才提出在它上面設定一個太空城堡，垂放一根纜繩錨在地球赤道上，就可成為通向太空的天梯。這架梯子可以筆直地通向靜止軌道，在無外力影響時它不會彎曲，能成為通往太空的運輸線。截止到目前，包括我國在內的一些國家，已向靜止軌道發射了多顆衛星，成功掌握了高軌道太空飛行器入軌技術，這都為將來建造太空天梯奠定了一定的技術基礎。設計方案
從幻想走向現實1978年，著名科幻作家阿瑟·克拉克出版了科幻巨著《天堂之泉》。他構想從位於地球靜止軌道上的一顆衛星上向下伸展出一個梯子，直達地球赤道表面，人們即可像乘坐電梯一樣到太空中去遊覽觀光並運送貨物。當時有人問克拉克需要多長時間才能實現這一夢想，他回答道：“在受大家嘲笑的50年後。”21年後的1999年，美國宇航局馬歇爾中心的先進辦公室即發表了《天梯:太空的先進基礎設施》一文，標誌著天梯將從幻想走向現實。2004年6月30日，在華盛頓召開的第三屆國際天梯會議上，專家們對天梯這一宏偉構想進行了探討。時隔僅僅9個月，2005年3月23日，美國宇航局正式宣布太空天梯已成為世紀挑戰的首選項目。以研究天梯而著稱的西維吉尼亞州費爾蒙特科學研究所的布拉德·愛德華茲博士在論文中寫道：“天梯可以使人類歷史實現跳躍性的發展。”他認為自己構想中的初版天梯可能在2019年問世，其成本大約為70—100億美元，與人類其他大型太空工程相比，這項費用並不算太大。天梯的建造過程愛德華茲是這樣描述天梯的建造過程的：第一步，把一個攜帶天梯半成品的飛船或太空梭發射到地球靜止軌道上，使其和地球同步飛行；第二步，把這個半成品的天梯從飛船上放下來，落到赤道海面的一個平台上，這個平台類似一般的海上發射衛星的平台；第三步，把半成品的天梯錨定在平台上；第四步，用一個由雷射提供能量的爬升器在這個半成品的天梯上上下移動，並把更多碳納米合成纖維纜繩擰在天梯半成品上，進一步完成天梯。整個製造過程大約需要兩年半的時間。另外，根據專家構想，天梯也可由電磁能驅動。建成後的這個天梯猶如一條上下垂直的高速公路，爬升器可沿著它把成噸重的物資或人，緩緩運送到離地面約3.6萬公里高的地球靜止軌道上，用時約需7.5天，回來也需要同樣長的時間。天梯材料的尋找為了建造天梯，首先必須找到製造纜繩所需要的既異常堅硬輕巧又能抵抗任何腐蝕的材料。1991年，日本科學家發明了碳納米管，這種材料雖比鋼輕6倍，但韌度要比鋼高出幾百倍，問題是生產成本太高。2004年，英國劍橋大學科學家阿蘭·溫德爾領導的研究小組曾宣布，他們成功地用納米碳管組成的纖維織成了“納米繩”。因納米碳管的直徑是一根頭髮直徑的1/5000，其剛度是鋼材的10倍，其硬度是金剛石的兩倍，故而由它們構成的“納米繩”雖然很細，但剛度和硬度都很大。他們認為，由於這種繩子製造成本低廉還不污染環境，將來可用於建造太空天梯。至於海面平台位置的選擇要儘可能避開飛機航班和輪船航線，也不能位於颶風駭浪經常發生的地方。當然，天梯還要有抵禦閃電和風雲雨雪的衝擊、穿越電離層時的傷害、流星奔襲、高層大氣中硫酸的侵蝕以及來自太空垃圾的撞擊的能力。現狀
萊恩表示，他依舊會對基於地球的太空梯概念“投入巨資”，不過，眼下他已將工作重心轉向月球梯，只要從事大量研究，擁有足夠資金，月球梯完全有可能在10年內建成。他在接受採訪時稱：“我提出的時間表尚存在疑問。我們不久便將實現這個夢想，或許在5到7年內。”由於月球引力僅僅是地球的六分之一，這可以大大降低對纜繩強度的要求。現有一種適於製造月球梯的材料是Zylon合成聚合物，這種材料具有高強度、高耐熱性等特點。
此外，構成月球梯的組件相對較輕，小型火箭就能將它們發射到月球。萊恩說：“按照月球梯的物理學標準，我們似乎可以利用標準型號的阿特拉斯火箭和德爾塔火箭發射月球梯的組件。這是一個你不必建造像土星5號火箭這樣龐然大物的重大事件。”雖然萊恩表示相信月球梯在5至7年內建成是可行的，但在如此短的時間內不出任何問題，仍然是不可能完成的任務。
最大的障礙可能是如何利用一個用Zylon材料建成的6立方米的結構。萊恩說：“這確實是我們面臨的最大挑戰。”同時，建造如此複雜的系統還涉及到大量未知難題。萊恩說：“我過去在談起太空梯時，曾說我們連可能遇到的問題都不清楚，更何況是答案。對於月球梯的建造來說，這更是事實。”另一個障礙是資金。不過，相比從地面架起的太空梯，月球梯的建設成本可能會少一些。基於地面的太空梯基本上就是一條長長的纜繩——也許長達6.2萬英里(約合10萬公里)，一端固定在地球上，另一端固定在地球同步軌道的平衡物(如大衛星)上。在引力和向心加速度的作用下，纜繩或絲帶可以保持僵硬，小電梯或“升降機”可以向上移動太空梯，而耗費的能量和費用僅是將物體發射到軌道的極小部分。
困難
建造‘太空天梯’的困難在於沒有強度足夠的材料。目前，人們可以生產出比鋼鐵堅韌數百倍，而重量卻只有鋼鐵幾分之一的納米材料。但問題是，一旦納米材料到達微米的尺度，其強度和韌性就開始下降。因此，在開始建造“太空天梯”之前，如何讓材料在納米尺度上的性質在巨觀尺度上繼續保持，是首先要解決的問題。雖然還有很多問題困擾著科學家，但是ArthurC.Clarke一直認為“太空天梯”的出現只是一個時間問題。
意義
一旦太空梯建造完成，利用其向軌道運送貨物的成本約為每磅數百美元，相比之下，用太空梭發射衛星的成本則高達每磅7000美元。月球梯至少需要長達3.1萬英里(約合5萬公里)的絲帶，以月球上可見區域中心位置附近為基點，穿越地月系拉格朗日L1點。小型阿特拉斯火箭和德爾塔火箭可以將組件傳送至地月系拉格朗日L1點，然後以這個點為軸，分別將Zylong緞帶向地球和月球兩個方面延伸。
萊恩說：“你可以使用作為阿特拉斯火箭平衡物的一部分。但這是非常小的平衡物，也就是說，來往於月球的貨物會非常小。這不像是太空梯，你將可以每周將100噸的貨物送上太空。而月球梯是非常小的系統，只能運輸200至250千克的貨物。”
萊恩舉例說，日本“隼鳥”號探測器的整個樣本回收裝系統最近返回地球的小行星樣本重量只有大約20千克。這也讓萊恩開始構想月球梯的首次任務：取樣返回任務。他說：“在5到7年後或許可以實施月球取樣返回任務，我認為這是一個相當合理的構想。”萊恩表示，一旦初始階段的月球梯投入使用，我們可以利用基於地球的太空梯的相同概念，用更多絲帶去強化它的強度。當然，月球梯的投入巨大，雖然第一階段可能比太空梯投入少，但月球梯的後續建造耗資巨大，相比太空梯會耗費更長時間。萊恩說：“我們對成本尚未做出一個完整的估算，但相比於阿特拉斯火箭和德爾塔火箭，這是一個合理的投入。成本總共可能只有數億美元，而不是數十億美元。”
作用
萊恩當前已經有了月球梯的總體構想和規劃。他說：“這不是去到月球上插面旗幟，或是留個腳印，而是涉及到美宇航局預算核心部分，聚焦於技術開發與基礎設施建設，保證航天探索順利進行。而這恰恰是我們希望通過開發月球梯實現的目標。接著，我們會開始建造月球前哨站或研究實驗室。我們提出了一端使用平衡物，一端使用棲息地的構想。如果我們可以將一組太空艙組合起來，它們就構成了極佳的平衡物，這一定會讓人感興趣。”“有人認為，如果你的目標是火星，那么到月球的吸引力就不大了，也有許多人認為燃料庫更有意義。我們可能會是一些長期任務的絕佳燃料庫，因為我們需要這多餘的質量。在太空梯，平衡物基本上都是死物。對於月球梯來說，它會變成一個工作環境。所以，有些人通過它去月球，有些人將它當作前往火星中途加油和維修的站點。一旦它投入使用，鑒於阿特拉斯火箭和德爾塔火箭的成本，你前往月球就有了安全可靠的途徑。這將帶來巨大的影響。”萊恩表示，他不希望給人留下這樣的印象，即他和其他對這個概念感興趣的人已將一切謀劃好了：“我們對這個概念做了足夠的研究，知道它是可行和有趣的，可能用不了多久就能實現，這也是我們正在提出解決之道的原因。”萊恩和其他對太空梯感興趣的研究人員將要舉辦一系列研討會，深入探討這個概念，解答一些人提出的疑問。第一個研討會將於7月29日至8月1日在西雅圖舉行。
厚望
萊恩在2003年創建了LiftPort公司，用於開發太空梯，但這家一度有14名全職員工的公司，在2007年陷入財務危機。他將月球梯看作是LiftPort公司重獲新生的關鍵。他說：“這是一個復興計畫，重新崛起的機會。我會將自己從太空梯吸取到的經驗套用於這個全新概念。”“在開發太空梯的過程中，我的所有資金全部來自於房地產，我的需要在資金上可以得到保證。但這一次有所不同。對於我們來說，建造月球梯恰恰是讓我們走出財務困境的一條途徑。”萊恩最後表示：“我認為這同樣是一個可以賺錢的項目。我們會在此過程中獲得新的發現，最終令我們開發出與月球毫不相干的產品和服務。
