1978年,著名科幻作家阿瑟·克拉克出版了科幻巨著《天堂之泉》。他设想从位于地球静止轨道上的一颗卫星上向下伸展出一个梯子,直达地球赤道表面,人们即可像乘坐电梯一样到太空中去游览观光并运送货物。当时有人问克拉克需要多长时间才能实现这一梦想,他回答道:“在受大家嘲笑的50年后。”21年后的1999年,美国宇航局马歇尔中心的先进办公室即发表了《天梯:太空的先进基础设施》一文,标志着天梯将从幻想走向现实。 2004年6月30日,在华盛顿召开的第三届国际天梯会议上,专家们对天梯这一宏伟构想进行了探讨。时隔仅仅9个月,2005年3月23日,美国宇航局正式宣布太空天梯已成为世纪挑战的首选项目。以研究天梯而著称的西弗吉尼亚州费尔蒙特科学研究所的布拉德·爱德华兹博士在论文中写道:“天梯可以使人类历史实现跳跃性的发展。”他认为自己构想中的初版天梯可能在2019年问世,其成本大约为70—100亿美元,与人类其他大型太空工程相比,这项费用并不算太大。 爱德华兹是这样描述天梯的建造过程的:第一步,把一个携带天梯半成品的飞船或航天飞机发射到地球静止轨道上,使其和地球同步飞行;第二步,把这个半成品的天梯从飞船上放下来,落到赤道海面的一个平台上,这个平台类似一般的海上发射卫星的平台;第三步,把半成品的天梯锚定在平台上;第四步,用一个由激光提供能量的爬升器在这个半成品的天梯上上下移动,并把更多碳纳米合成纤维缆绳拧在天梯半成品上,进一步完成天梯。整个制造过程大约需要两年半的时间。另外,根据专家设想,天梯也可由电磁能驱动。建成后的这个天梯犹如一条上下垂直的高速公路,爬升器可沿着它把成吨重的物资或人,缓缓运送到离地面约3.6万公里高的地球静止轨道上,用时约需7.5天,回来也需要同样长的时间。 为了建造天梯,首先必须找到制造缆绳所需要的既异常坚硬轻巧又能抵抗任何腐蚀的材料。1991年,日本科学家发明了碳纳米管,这种材料虽比钢轻6倍,但韧度要比钢高出几百倍,问题是生产成本太高。2004年,英国剑桥大学科学家阿兰·温德尔领导的研究小组曾宣布,他们成功地用纳米碳管组成的纤维织成了“纳米绳”。因纳米碳管的直径是一根头发直径的1/5000,其刚度是钢材的10倍,其硬度是金刚石的两倍,故而由它们构成的“纳米绳”虽然很细,但刚度和硬度都很大。他们认为,由于这种绳子制造成本低廉还不污染环境,将来可用于建造太空天梯。 至于海面平台位置的选择要尽可能避开飞机航班和轮船航线,也不能位于飓风骇浪经常发生的地方。当然,天梯还要有抵御闪电和风云雨雪的冲击、穿越电离层时的伤害、流星奔袭、高层大气中硫酸的侵蚀以及来自太空垃圾的撞击的能力。