人类对太空电梯的构想可追溯至两个世纪前。早在十九世纪末，俄国航天先驱齐奥尔科夫斯基在参观埃菲尔铁塔时，便已萌生出建造太空电梯的初步想法。他的设想是在赤道附近建设一座高耸入云的太空之塔，如同圣经中的巴别塔，人们可搭乘升降梯直达太空。这一设想在近期备受瞩目的科幻电影《流浪地球2》中再次引发公众热议。
为了探讨这一构想的可行性及相关技术进展，我们采访了全国空间探测技术首席科学传播专家庞之浩以及卫星应用产业首席专家张如范副教授。
太空电梯的核心难点在于其缆绳的制造。庞之浩指出，由于太空电梯缆绳需承受地心引力和离心力的双重拉扯，目前面临的最大挑战是寻找一种既坚固又轻量化的材料来制造缆索。这种材料需要经受住外部环境的各种考验，同时在单位质量上具备极高的强度。
碳纳米管因其极高的抗拉强度被认为是实现太空电梯梦想的关键。张如范副教授介绍，碳纳米管理论上的抗拉强度极为出色，远超过目前已知的任何材料。其团队在2018年利用超长碳纳米成的管束展示了惊人的抗拉强度，为太空电梯的建造提供了巨大的可能性。
除了强度，碳纳米管的耐疲劳特性还使它在太空环境中能够长时间担任电梯缆绳的角色。实验显示，单根碳纳米管在大应变循环拉伸测试条件下可以被连续拉伸上亿次而不发生断裂，展现出卓越的耐疲劳性能。
张如范团队还通过为碳纳米管包裹无机氧化物涂层，提升了其结构色泽和阻燃性能。这一创新技术不仅使碳纳米管呈现出彩色外观，还赋予其出色的阻燃和抗氧化性能，如同穿上了“宇航服”，大大延长了其使用寿命。
要实现太空电梯的建造，关键在于实现超长碳纳米管的大规模生产。只有实现这一点，才能生产出符合NASA抗拉强度标准的超强碳纳米管纤维。张如范团队在此方面取得重大突破，实现了超长碳纳米管产率的显著提升。
随着超长碳纳米管的大规模生产，长达9.6万公里的天梯缆绳的制造将成为可能。这些碳纳米管被“编织”成绳子后，其间的摩擦力将足以承受巨大的拉力。碳纳米管的应用不仅限于太空电梯，其在火箭导弹、空间站、航空母舰等领域也具有广泛的应用前景。
尽管实现太空电梯还有许多技术挑战需要克服，但随着科研团队的不断努力，我们或许真的能在未来乘坐以碳纳米管为缆绳的“天梯”遨游太空。让我们共同期待这一梦想成真吧！
