招聘：太空電梯清潔工

劉洋

自從2042年“天梯2號(hào)”正式投入商用以來(lái)，進(jìn)入太空這件事兒突然變得極其方便了。在“天梯1號(hào)”太空貨運(yùn)電梯投入運(yùn)營(yíng)近十年后，載人的太空電梯終于通過(guò)了國(guó)務(wù)院的審批，這也是人類第一輛商用的載人太空電梯系統(tǒng)。

工作地點(diǎn)：太空

“天梯2號(hào)”屬于標(biāo)準(zhǔn)的第一類太空電梯。從基本構(gòu)造上來(lái)說(shuō)，太空電梯通常分為三類，第一類是最早提出來(lái)的設(shè)計(jì)方案，也是技術(shù)最為成熟的。從本質(zhì)上來(lái)講，它就是一條約十萬(wàn)公里長(zhǎng)的纜繩，其一端固定在地面，另一端貫穿了位于3.5萬(wàn)千米高空的與地球同步的太空站，并且向上一直延伸到離地面十萬(wàn)公里的地方。

第二類太空電梯與其類似，只不過(guò)太空站位于整條纜線的末端，同時(shí)它也處于比同步軌道更高的軌道，這樣才可以維持整個(gè)電梯的重心處于同步軌道上。

第三類太空電梯主要用于貨運(yùn)系統(tǒng)，它是一條兩端都連接著太空站的纜繩，其中兩個(gè)太空站位于不同的軌道高度上，并以與地球同樣的角速度運(yùn)動(dòng)——當(dāng)然，整體的重心仍然在同步軌道上。而第三類太空電梯雖然其底部并不在地球上，但是可以把貨物從近地軌道方便地運(yùn)輸?shù)礁叩能壍郎希绕鹬苯影沿浳锇l(fā)射到遠(yuǎn)地軌道，它是一種極其廉價(jià)的貨運(yùn)方式，現(xiàn)在地球大部分快遞公司都是通過(guò)這類電梯運(yùn)送寄往月球等地的包裹的。

工作職責(zé)：維護(hù)太空電梯

相信很多人都有乘坐太空電梯的經(jīng)驗(yàn)，你們?cè)谵I廂中沿著纜繩緩緩上升的時(shí)候，可曾想過(guò)，這么長(zhǎng)的一條纜線，平時(shí)又是如何維護(hù)的呢？

你們可能聽說(shuō)過(guò)，有一類近年來(lái)隨著太空電梯而產(chǎn)生的新興職業(yè)，即所謂的“太空電梯清潔工”——嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，應(yīng)該叫做維護(hù)員，因?yàn)榇蟛糠掷|線上并沒(méi)有灰塵需要清理。

一部太空電梯所需的維護(hù)人員足有一萬(wàn)多人，他們占了整個(gè)太空電梯運(yùn)營(yíng)公司的大部分人員編制。要知道，地球赤道也不過(guò)四萬(wàn)公里，太空電梯的總長(zhǎng)是赤道的2.5倍！就按一萬(wàn)人計(jì)算，每個(gè)人需要負(fù)責(zé)維護(hù)的部分也達(dá)到了十公里之長(zhǎng)。你們也許覺得，就一根繩子而已，沒(méi)什么需要維護(hù)的吧？這種想法真是大錯(cuò)特錯(cuò)。

地球的大氣層厚度約為1000公里，在大氣層內(nèi)部和外部，太空電梯的維護(hù)內(nèi)容有巨大的區(qū)別。

從絕對(duì)長(zhǎng)度上來(lái)說(shuō)，大氣層內(nèi)的電梯長(zhǎng)度不過(guò)總長(zhǎng)度的百分之一，但是所占用的維護(hù)人數(shù)卻高達(dá)總?cè)藬?shù)的十分之一。這是因?yàn)榇髿鈱优c太空電梯的相互作用，給維護(hù)帶來(lái)了巨大的復(fù)雜性，一不注意，便會(huì)產(chǎn)生許多運(yùn)營(yíng)上的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

舉個(gè)例子，比如除冰就是一件非常麻煩的事。高空的水蒸氣很容易就會(huì)依附于太空電梯的纜線而凝結(jié)起來(lái)，進(jìn)而形成微小的冰塊，對(duì)纜線造成損壞。

早期的太空電梯常采用電熱法進(jìn)行除冰。我們知道，太空電梯的纜線是由多層的碳納米管制成的，通過(guò)調(diào)節(jié)各層間的轉(zhuǎn)角，我們可以改變其電阻的大小。所以，在其兩端加上電壓后，它就變成了一根巨大無(wú)比的電熱棒，而且我們可以通過(guò)調(diào)節(jié)其電阻值來(lái)控制它的發(fā)熱量。

但是這種簡(jiǎn)單粗暴的方法有極大的弊端，那就是會(huì)對(duì)纜線本身造成不可逆的損傷。

像碳納米管這種量子材料，對(duì)熱漲落都是很敏感的，在加熱的情況下，很多碳原子會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)位、空缺的情況，從而對(duì)材料整體的強(qiáng)度和韌性造成影響。所以后來(lái)逐漸淘汰了這種方法，而改為用化學(xué)吸附法、電磁排斥法等非破壞性的方法進(jìn)行除水作業(yè)。這些工作都是由自動(dòng)控制系統(tǒng)來(lái)完成的，但是需要由維護(hù)人員定期進(jìn)行實(shí)地檢查，以確認(rèn)每一段纜線都保持干燥而完好的狀態(tài)。

除了不能讓水分子吸附之外，在云層高度，清潔工還需要經(jīng)常將靠近電梯的云層進(jìn)行驅(qū)離，一方面是為了除水的需要，更重要的是為了預(yù)防閃電的威脅。

根據(jù)理論模擬的結(jié)果，在太空電梯的近距離發(fā)生閃電的概率，大概是每13年一次?？瓷先ジ怕什淮?，但你要知道，若真的被閃電擊中，其對(duì)于太空電梯的損壞幾乎是毀滅性的。所以，負(fù)責(zé)云層高度的清潔工還必需經(jīng)常進(jìn)行除云作業(yè)。

再舉個(gè)例子：在大氣層中，對(duì)太空電梯危害最大的成分便是氧氣（一般來(lái)說(shuō)，碳納米管被氧氣分子侵蝕的速度為每個(gè)月一微米），所以，在大氣層中的纜線外部，通常都包裹著一層抗氧化層。太空電梯的轎廂依附于纜線上下運(yùn)行時(shí)，轎廂與纜線的摩擦往往會(huì)造成抗氧化層的磨損。維護(hù)人員需要每周檢查一次抗氧化層的磨損情況，并及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)。

既然大氣層對(duì)纜線有這么多影響，那么在大氣層外的纜線就應(yīng)該容易維護(hù)得多了吧？這種說(shuō)法從某個(gè)角度來(lái)說(shuō)是對(duì)的，因?yàn)榇髿鈱油饨咏婵盏沫h(huán)境，使得能夠?qū)|線造成影響的因素大為減少了。但與此同時(shí)，很多新的威脅也隨之出現(xiàn)，其中最大的威脅就是太空垃圾和小型隕石。

太空電梯在縱向具有很高的強(qiáng)度，但是在橫向上卻非常脆弱。如果在橫向上受到撞擊，就很容易出現(xiàn)破損。這一類的風(fēng)險(xiǎn)，在0～200千米的低空下可以忽略，因?yàn)樵谶@個(gè)高度，所有環(huán)繞地球運(yùn)動(dòng)的物體都會(huì)在1～4天內(nèi)墜落在地球上，所以不會(huì)有長(zhǎng)期存在的隱患。

隨著高度的增加，太空垃圾的分布密度隨之上升，在780千米處達(dá)到第一個(gè)峰值。第二和第三個(gè)峰值高度則位于830千米和1415千米處，它們分別對(duì)應(yīng)于“銥星”和全球星等通訊衛(wèi)星的高度。我們現(xiàn)在建立的太空垃圾追蹤系統(tǒng)，只能夠?qū)δ切┲睆匠^(guò)一米的大塊垃圾進(jìn)行長(zhǎng)期追蹤，對(duì)于那些小于一米的垃圾，則只進(jìn)行了一些少量的探測(cè)和追蹤。所以，太空電梯在運(yùn)營(yíng)的時(shí)候，最大的威脅其實(shí)來(lái)自于那些直徑小于10厘米的小型碎片——它們很難被單獨(dú)追蹤，而且數(shù)量龐大。唯一的方法，就是在電梯上分布眾多的探測(cè)裝置和推進(jìn)裝置，就近發(fā)現(xiàn)這些小碎片，并及時(shí)推動(dòng)纜繩做出避讓的動(dòng)作。

為了減輕纜線的重量，這些分布于纜繩上的探測(cè)器和推進(jìn)裝置都非常微小，它們直徑約為一厘米，沿著纜線不均勻地分布著，在高風(fēng)險(xiǎn)層大概每十米就有一個(gè)。其中的推進(jìn)劑只能提供1到2次的推進(jìn)動(dòng)作所需。所以，維護(hù)人員需要經(jīng)常檢查推進(jìn)系統(tǒng)的記錄數(shù)據(jù)，及時(shí)替換掉那些動(dòng)力耗盡的推進(jìn)裝置，以保證電梯各段時(shí)刻都保持良好的機(jī)動(dòng)性。

一年只工作兩個(gè)月

因?yàn)榕c地面相隔太遠(yuǎn)，往來(lái)一次耗時(shí)太久，在電梯上層的清潔工都是一次性值班一個(gè)月。他們住在同步軌道上的太空站里，那里常住的維護(hù)人員大概有一千余人。每到上班的時(shí)候，他們便穿著厚厚的宇航服，乘坐專門的工作艙，向上或者向下到自己的維護(hù)區(qū)域，進(jìn)行細(xì)致的檢查。

盡管宇航服可以抵擋大部分宇宙射線，但是長(zhǎng)期在太空環(huán)境下工作仍然會(huì)對(duì)人體造成一定的輻射傷害，另外，低重力對(duì)人體的骨質(zhì)和電解質(zhì)平衡也具有不可忽視的危害。所以，一個(gè)月到期后，這些清潔工會(huì)立刻回到地面，接受全面的身體檢查。一年里，他們通常只工作兩個(gè)月，也就是每次工作期結(jié)束都有一個(gè)五個(gè)月的假期——他們把其中一個(gè)叫“寒假”，另一個(gè)叫“暑假”。（編輯/夏冬）