地球是人类的摇篮，但人类不可能永远被束缚在摇篮里。”------ 康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基，宇宙航行之父
从“巴别塔”到“雅各布的梯子”再到20世纪的太空竞赛，我们一直希望着到达“天堂”。人类总是喜欢抬头仰望星空，梦想着征服宇宙，但是我们却很难进入太空。
不管我们多么渴望，这个梦想是很难实现的，可能唯一的方法就是成为宇航员或者是亿万富翁。但是，并非全无可能。有一个概念可以作为我们探索的起点----太空电梯。
这个想法不是现在才出现的，第一次提到太空电梯是在1895年，当时一位俄罗斯科学家康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基受埃菲尔铁塔的启发，预想创建了一个直达太空的高塔。但是他的概念从未成为现实，因为没有任何物质可以支撑超过35,000公里（约22,000英里）高的塔的重量。
从历史上讲，建造高楼一直很困难。在用结构钢代替承重之前，除非类似于金字塔之类的建筑，否则要建造高难度的建筑就很难了，因为内部空间会很小
，而底座却要非常大。
从上向下看时，一层比一层要宽，压力会分散开来。当然，从理论上讲，如果不断扩大底座的高度，可以建造无限高的建筑，但是显然，这是无法实现的。基本上，这就是我们山高的方式，但最高的珠穆朗玛峰也只有8848米，距离Tsiolkovsky塔概念中的高度还是相差35,000公里。
胡夫金字塔，高超过145米，可以说是近4000年来最高的人造建筑。在14世纪由160米高的林肯大教堂超越了一段时间（中央的尖顶倒塌，并没有重建）。
随着20/21世纪的到来，现代建筑的高度已经不是这些古老的建筑所媲美的。哈利法塔（迪拜塔）高828米，预计将被沙特阿拉伯吉达市的帝王塔超越，该塔原计划可达到1600米，现建成为1007米。
自1960年代以来，建筑已经从塔楼改为电梯，主要集中的抗拉强度结构上面。
曳引绳两端分别连着轿厢和对重，缠绕在曳引轮和导向轮上，曳引电动机通过减速器变速后带动曳引轮转动，靠曳引绳与曳引轮摩擦产生的牵引力，实现轿厢和对重的升降运动，达到运输目的。-------来自百度百科
这里我们需要了解几个困难：
1、拉伸强度
拉伸强度是指材料在折断之前可以承受的张力。直到最近我们发现碳纳米管等超强材料时，才真正依靠拉伸强度而不是压缩强度。
太空电梯的高度必须达到36,000公里，如果碳纳米管只能行驶约6,000公里，那么就遇到了问题
2、断裂长度
断裂长度是在地球引力作用下，某材料在断裂前的长度。例如，火星和月球的断裂长度较大，因为那里的重力较低。但是在地球上的重力就不是可以掌控的了，而且当我们的高度随之增加是，重力在随之减弱。
例如，在半径为6,400公里的行星表面上方5,000公里处，重力下降到地面的三分之一以下，而断裂长度是地面的三倍，因为所有东西的重量都只占这里东西的三分之一。在地球静止轨道上，重力仅是地球重力的百分之几，而断裂长度几乎是地球的50倍。
因此，断裂长度是不断的在改变的，而且它可以远远小于空间电梯需要到达的距离。理论上，只要是建造足够的高度，则任何物质都可以用于太空电梯。
不过，我们现在最高的建筑物也才不到一公里，而最高的山峰甚至不到十公里，要建造几万公里高的东西确实是有点异想天开。但最近的一项研究表明，用我们目前拥有的材料建造从月球到地球周围地球同步轨道的太空线上是可行的。
太空电梯如何工作？
在我们确切了解太空电梯如何将我们带入太空之前，我们了解一下太空电梯的工作原理。
为了让大家更好的理解，我打个比方：
我们使一根绳子的一端连接到杆子，另一端连接到球。在这种情况下，绳子是碳纳米管系绳（也就是太空电梯的材料），杆子是我们的星球，球是配重。因为地球自转的速度非常快可以使绳索绷紧，使球可以绕着杆子不断旋转。
这是太空电梯的总体思想。配重绕着我们的星球旋转，使电缆保持笔直，并允许升降机上下滑动。
LiftPort是开发太空电梯计划的几家公司之一，提议将太空电梯高约100,000公里（约62,000英里）。
为什么这么高？
将系绳延伸到如此远的原因是要提供相等的向上拉力，并且经过静止期之后，系绳才向外拉并使绳索保持绷紧。
而另一种解决方案是在对地静止轨道上方拥有一个大型空间站（不需要系绳多跑数千公里）。
像SpaceX这样的私营公司和NASA这样的政府机构，向太空运送成本有所不同。NASA的平均成本为每公斤23,750美元，SpaceX的每公斤价格约为6,078美元。
降低成本是我们要制造此产品的原因。
当然整个构建过程将非常昂贵，但是也是非常值得。因为将普通人送入太空要花费约130万美元，国际空间站要花费数十亿美元。如果一架廉价的太空电梯造价200亿美元，那么它在发射一百万吨（大约相当于两个国际空间站的重量）后便会收回成本。
还有就是太空电梯一旦建成，只需要足够的能量就可以升空，其快速的侧向运动随着地球的自转而自由进行。这使得它比目前使用火箭将货物或人员送入太空的方法所需的能源更少。
毫无疑问，建造太空电梯将是人类有史以来建造的最大、最昂贵的建筑。我们需要回答的一个问题是，我们将如何为登山者提供动力。这可以通过多种方式来实现。我们可以使用一个核反应堆，或者用一个来自地面的超功率激光把它发射出去。
系绳可以断裂吗？
当然可以。尽管它是由非常坚硬的材料制成的，但是不能避免受到破坏，人为制造的一切都可能会造成破损和破裂。
一个普遍的想法是，如果系绳断裂，它将缠绕在地球上，无时无刻都在破坏地球。这个想法是被夸大了的。
假如系绳断裂，当其坠落时，空气会减慢它们的速度使其它们在撞击前从足够高的速度下降到正常速度，因为高速还会在大气中燃烧。
还有一个可以减缓坠落的物体-降落伞。尽管我们不想增加电梯的重量，但如果我们能够制造具有巨大抗拉强度的超轻材料（如系绳所需的），则可以隔着一定间隔放置它们。首先，它们在跌落时不会造成太大损坏，而且通过降落伞，我们可以将其速度降到最低。
如果系绳在站下方被切断，则站会漂移到更高的轨道，因此需要在其上安装推进器以使其对地静止，直到维修完成，然后再向上推进。
一旦切断，系链的各个位将太慢而无法绕轨道运动，并会掉落。这就是环绕赤道的想法所在。高度越高，移动速度越快，因此它将掉落并缠绕在赤道周围，但是如上所述，地面损坏无需担心。电梯中的人员将面临巨大的危险。
月球上的太空电梯
8月25日，两名研究生在在线研究档案arXiv上发表了一份研究报告，详细介绍了一个用于提供往返月球的运输系统。他们认为建造月球太空升降机在技术和经济上都是可行的。月球太空升降机的概念由美国空军研究工作实验室的皮尔森在1977年的一次会议上首次公开发表。
他们称其为“空间线”概念，它的主要内容是定在月球上的一根电缆，跨度超过320,000公里，到达地球表面上方的某个点-大约43,000公里。它不会被锚定在地球上，因为我们星球与月球的相对运动是不允许的。
该论文解释说，最简单的“太空线”版本是比铅笔的铅芯稍粗的电缆，重约40,000公斤（88,000磅）。它可以由凯芙拉合成纤维或其他现有材料制成，而不是由难于制造的碳基材料制成，碳基材料是传统太空电梯的关键。
太空旅行者将飞到悬空电缆的末端，该悬空电缆将由于地球的重力而被拉紧，然后转移到太阳能机器人飞行器中，然后将电缆攀登到月球。航行可能需要数天或数周的时间，而回程将简单地逆转该过程。
根据这种概念，“太空线”可能更经济，特别是可以从月球中将原材料带回地球时。根据美国航空航天学会发表的一篇论文，如果是将登月材料运送到月球和地球之间的空间站，该太空线可能会在53次旅行中收回成本。
不同在地球上一样，由于较弱的引力，在月球上建造第一个太空电梯将变得更加容易，这将使我们能够制造出更加轻巧的电梯。
太空电梯的测试已经在进行中。日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）于9月推出了微型版本的太空电梯，以了解其对太空环境的反应。
由静冈大学的研究人员设计的太空拴系自动机器人卫星-微型电梯（STARS-Me），其中包括两颗CubeSat卫星，每颗卫星都能与地面通信，它们之间有14米（46英尺）的系链。
根据二月份的一份报告，发射成功了，但是研究人员很难与其中的一颗立方体卫星进行通信。且尚未验证其是否成功在系绳上下移动。
这是人类一项巨大的挑战，不过拥有一座太空电梯的回报也将是巨大的。这可能是真正踏入宇宙的第一步。我们从来没有建造过太空电梯，但是如果这样做，我们会学到很多东西。当涉及到对宇宙的探索时，永远充满了未知与挑战。
