登天有道

吳　戈

真實(shí)的通天路

巴比倫的通天塔其實(shí)有名無(wú)實(shí)，據(jù)考證它只有200余米高。原因在于他們想：神自然會(huì)到塔頂來(lái)見(jiàn)他們?！读凝S志異》里的《偷桃》就比較神奇：一術(shù)士將一根繩子拋入云端，他兒子攀繩而上，從王母娘娘園中偷桃一個(gè)。不久繩斷，兒子的身首紛紛墜落，得了官家許多撫恤銀兩后，術(shù)士的兒子突然完好如初。有人考證這是一種印度幻術(shù)。

從10月20日開(kāi)始，在美國(guó)新墨西哥州拉斯布魯塞斯的沙漠里，一些人也在為找一條登天路而手忙腳亂。他們顯然沒(méi)有那么魔幻，試驗(yàn)中的“通天塔”是一根被吊車懸掛起來(lái)的55米長(zhǎng)的繩子。登天的是幾臺(tái)機(jī)器人，或者叫“爬升器”。從2005年起，美國(guó)“飛向太空”基金會(huì)組織了天梯大賽。今年為期3天的比賽是第二屆，有16個(gè)隊(duì)參加。攜帶相同的重量，誰(shuí)的爬升器能以超過(guò)1米／秒的速度登頂并返回，就能贏得NASA“百年挑戰(zhàn)賽”計(jì)劃提供的20萬(wàn)美元大獎(jiǎng)。

這些人依據(jù)的是牛頓力學(xué)。一個(gè)物體達(dá)到一定速度，就既不會(huì)飛離地球，也不會(huì)落下來(lái)。如果這個(gè)速度和地球自轉(zhuǎn)速度相等，從地球上看物體就像靜止一樣。說(shuō)到這個(gè)，老師也許會(huì)在黑板上畫(huà)條線，把物體和地球連起來(lái)。如果真有這條線呢?理論上就可以順著它爬到天上去。

這樣的想法最早被俄國(guó)火箭先驅(qū)齊奧爾科夫斯基在1895年提出，不過(guò)他設(shè)想的是一個(gè)建在巨塔頂端的“天空之城”。阿瑟·克拉克1978年的科幻小說(shuō)《天堂的噴泉》描述了一個(gè)建在赤道島嶼上的“天梯”。具體方案最早于上世紀(jì)60年代出自前蘇聯(lián)工程師尤里·阿楚塔諾夫。

設(shè)想的天梯重心位于距地面3．58萬(wàn)公里左右的地球同步軌道上，從這里再往上、往下同時(shí)修建數(shù)萬(wàn)公里的纜索。由于離心力剛好抵消地球引力，就繃緊了一根“頂天立地”的天梯。之所以是幻想，因?yàn)橐恢睕](méi)有材料能造出強(qiáng)度和重量符合要求的纜索。當(dāng)年有人問(wèn)克拉克：天梯需要多長(zhǎng)時(shí)間才能實(shí)現(xiàn)?他的回答是：“大家停止嘲笑后的50年?！?/p>

1991年出現(xiàn)了碳納米管，天梯的可行性突然大了起來(lái)。在2003年9月15日的第二屆國(guó)際天梯會(huì)議開(kāi)幕式上，克拉克從斯里蘭卡的家里向大會(huì)更新了他的預(yù)測(cè)：“它將在大家停止嘲笑后大約10年建成?！?/p>

納米管之惑

天梯的成敗99％系于碳納米管這樣的材料技術(shù)，正是它使科學(xué)家相信天梯變得可行了。

這種1991年由日本科學(xué)家無(wú)意中發(fā)現(xiàn)的世界最強(qiáng)的材料比鋼輕6倍，強(qiáng)度高100倍，同時(shí)又像塑料一樣有柔性。天梯要求材料承受60吉帕斯卡的拉力，相當(dāng)于兩端各有10萬(wàn)人的拔河比賽。單個(gè)的納米管能夠承受平均約100吉帕斯卡的拉力，但它的強(qiáng)度受結(jié)構(gòu)缺陷影響很大，少一個(gè)碳原子，強(qiáng)度就會(huì)減少30％。直到2005年，最長(zhǎng)的納米管材料只能達(dá)到數(shù)厘米，編成纜索后，1米長(zhǎng)的纜索強(qiáng)度還不到1吉帕斯卡。更大的問(wèn)題是，其成本高達(dá)500美元／克，全球每天的產(chǎn)量不到45斤。

天梯系統(tǒng)在大氣層內(nèi)要經(jīng)受閃電和風(fēng)云雨雪的沖擊、在太空要經(jīng)受彗星、流星和太空垃圾的撞擊。它還是一個(gè)長(zhǎng)期建筑物，一旦斷裂，上半部將永遠(yuǎn)漂入太空，上百億美元的投資，甚至包括正在運(yùn)行的爬升器都將付之東流。如果載人運(yùn)行，還必須考慮緊急救援的問(wèn)題。再先進(jìn)的材料，能否擔(dān)當(dāng)這樣的重任，都需要深入研究。

(吳濱摘自《三聯(lián)生活周刊》)