神奇的太空飞绳（图）

<p>　　如果你要到月球去旅游，月球与地球的距离平均为384400千米，中间还相差348400千米的路程，这段路程太空旅客将使用什么样的运输工具？答案是“太空绳索”。 </p><p align="center"> </p><p align="center">美宇航局从航天飞机上发射的球形系绳卫星</p><p align="left">    未来人们乘坐太空电梯到太空旅游，最多只能将你送到36000千米的对地静止轨道高度，如果你要到月球去旅游，月球与地球的距离平均为384400千米，中间还相差348400千米的路程，这段路程太空旅客将使用什么样的运输工具？答案是“太空绳索”。 </p><p>　　什么是“太空绳索”？顾名思义就是将两个在太空的物体连在一起的一条长绳子。当然这不是一般的绳子，而是一根细长的、由高强度纤维制成的绳索，有的还能导电。绳索的作用不仅是对两个太空物体提供了机械连接，而且还将一个太空物体的能量和动量传递给另一个。所谓太空物体包括卫星、飞船、空间站的舱室和火箭上面级，甚至还包括小行星。不过太空绳索的主要作用是将处于低轨道上的航天器抛扔到高轨道上。 </p><p>　　当两个航天器被太空绳索连在一起的时候，就成为一个运动系统。在这个系统中如果太空绳索足够长，两个航天器分开达到一定距离，当这个系统作旋转运动，两个航天器所受的重力和离心力就不一样，这时处于外侧的航天器受到的重力较弱而离心力较强，最后的净力会将它向外推，处于内侧的航天器则正好相反，离心力较弱而重力较强，最后的净力将它向内拉。这样一来处于外侧的航天器就可以利用向外推的力从低轨道上升到高轨道。这时处于内侧的航天器轨道可能更低。不过如果绳索是导电的，绳索在地球磁场和电离层的等离子区内运动还可以产生电力，将电力转变成推力，从而可将内侧航天器恢复到原来的轨道高度。 </p><p>　　太空绳索的意义非同小可。因为利用太空绳索可以不用推进剂和火箭就能将载人飞船或有效载荷从对地静止轨道投放到更高更远的地方去。不用火箭推进剂就可以完成这样的航天运输，真可以说是“天上掉馅饼”。目前的航天飞行是一种效率极低的运输方式。由于太空没有加油站，每次太空飞行航天飞船都必须带上完成飞行任务所需的全部推进剂，如果是探测太阳系的外行星（如木星等），它们距离地球比较远，必须要将推进剂载送到几亿千米的地方，费用昂贵，效率极低。美国航天飞机的起飞重量约为2030吨，最大有效载荷为26.8吨，每次飞行所需带的推进剂为723吨。如果将航天飞机的主发动机、推进剂、外挂燃料箱和两个固体火箭助推器的重量加起来，约占航天飞机起飞重量的一半。因此，如果不要推进剂和火箭，只要一根太空绳索就能将航天器从低轨道推到高轨道，这将是航天技术发展史上的一次革命。 </p><p>　　太空绳索并不是科学幻想，齐奥尔科夫斯基就曾经设想利用太空绳索建造太空电梯。1966年美国双子星座飞船11号和12号在航天飞行过程中曾分别进行过太空绳索试验。在飞行过程中，双子星座飞船上的航天员曾用一根长30米的缆索将一段阿吉纳火箭系在飞船座舱上，以便进行人工重力试验。自此以后各国航天科学家在这方面进行了大量试验研究。1992年和1996年，美国航宇局通过航天飞机进行过两次系绳卫星系统的试验。系统由卫星、缆索和卷扬机组成，缆索粗1.65至2.60毫米，最大长度50千米，由高强度的柔性导电材料制成。卫星呈球形，直径1.6米，重518千克，星内载有70千克的科学仪器。航天飞机将卫星释放后，通过缆索拖在后面，或者像风筝一样置于航天飞机上方。系绳卫星的最大用途是在太空发电。因为缆索是导体，地球周围有磁场，缆索通过地磁场可产生电流。试验表明，一根50千米长的缆索，可产生7.4千伏的电压，5安培的电流，功率32千瓦。</p><p align="center"> </p><p align="center">将航天器与轨道上其他物体连在一起的电动绳索 </p><p align="left">    国际空间站是太空中的一个庞然大物，由于地球大气的阻力，空间站在运行过程中轨道高度会慢慢降低。为了维持其轨道高度，美国航宇局要用火箭将其推回到原来的高度，而且每年要进行几次。国际空间站的使用寿命是十年，为此需要消耗大量的火箭推进剂，而购买这些推进剂大约需要20亿美元。美国航宇局现在计划使用太空绳索来解决国际空间站的轨道下降问题，绳索长10千米，重量不到200千克，10年期间全部费用不超过5000万美元。 </p><p>　　太空绳索到底能将航天器投放到多远的地方？科学家设想一种能将航天器和有效载荷投放到月球甚至更远地方去的绳索系统。该系统由几根数万米长，沿轨道快速运行的绳索组成。具体的操作非常简单，就像美国电影人猿泰山在藤蔓间荡来荡去的情景。首先，在近地轨道上的绳索从航天飞机或运载火箭上获得有效载荷，然后把它扔给位于更远的地球椭圆轨道上的绳索。接着再由第二根绳索把有效载荷投向月球，最后被月球轨道上的绳索接住。月球轨道上的绳索必须以适当的速度围绕月球运行，因为它捕获到这个有效载荷之后，先旋转半周，再轻轻地将载荷投放到月球表面。与此同时，这根绳索必须获得一个回载。当投送载荷的质量与回载质量相等时，就不需要推进剂。这种航天运输也许有一天会成为通往月球的主要手段，到那时人们到月球旅行就成为“家常便饭”。 </p><p align="center"> </p><p align="center">飞往木星的系绳探测器</p><p align="left"></p><p>　　尽管这个系统在变成现实之前还要克服诸多技术障碍，但它为人类在太空开辟了一条低价、便捷的“高速公路”。它的发展潜力是巨大的。不久的将来，许多行星及其卫星的周围可能都飞行着这样的太空绳索，忙碌于星际间的往来运输。而所有这一切都是从一根绳子开始的。 （来源：中国公众科技网）</p><br />