太空天梯离我们有多远 尹怀勤阅读答案

太空天梯离我们有多远

尹怀勤

近日，中国科学家成功制备出单根长度达半米以上的碳纳米管，创造了新的世界纪录。围绕对这项成果的评论，无不汇聚到一点，即人类离搭建太空天梯的梦想又进了一步。不久之前，日本一家公司更是提出，要在2050年之前建造一座太空天梯，送游客去太空观光。作为美国宇航局世纪挑战的首选项目，太空天梯本世纪真能实现吗？太空天梯能有多高？搭建太空天梯将会采用哪种方案，又有什么难题要解决呢？

围绕地球有这样一条位于赤道面上空的轨道，其距离地球赤道的高度为35786千米，如果在该轨道上的航天器以每秒3.07千米的速度绕地球运行，那么就正好与地球自转的速度相同，故从地面上看去，好像航天器被固定在太空中一样，这条轨道被称为地球静止轨道。

正缘于地球静止轨道的这种特殊功能，俄国著名学者、现代航天学奠基人之一齐奥尔科夫斯基才提出，可在轨道上设置一个太空城堡，从上面垂放一根缆绳锚在地球赤道上，就可成为通向太空的天梯。这根梯子可以笔直地通向静止轨道，在无外力影响时它不会弯曲，能作为通往太空的运输线。

目前，包括中国在内的一些国家已向地球静止轨道发射了多颗卫星，成功地掌握了高轨道航天器入轨技术，这都为将来建造太空天梯奠定了一定的技术基础。

1999年，美国宇航局马歇尔研究中心发表了《天梯：太空的先进基础设施》的报告，标志着天梯将从幻想走向现实。2005年，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美国科学家布拉德·爱德华兹所构想的初版天梯预计将在2019年问世，其成本大约为70亿～100亿美元，与人类其他大型太空壮举相比，天梯费用并不算太大。

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航天器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航天器上放下来，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，进一步完善天梯。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，爬升器就可沿着它把人员及成吨重的物资运送到离地面约3.6万千米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。

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侵袭、穿越电离层的伤害、高层大气中硫酸的侵蚀以及来自太空垃圾或流星的撞击的能力。

当航天器在地球静止轨道上以每秒3.07千米的速度运行时，其产生的离心力正好与离地球赤道35786千米高度上的地球引力相等，两种力达到平衡状态，故航天器不会掉下来。若从航天器伸展缆绳到地球赤道海面上组成一个天梯，那么受力状态就发生了变化，最终情况也就不一样了。

航天器围绕地球飞行而掉不下来的速度是随着距离地面的高度而变化的。轨道高度越低，地球引力就越大，所需要的飞行环绕速度也就越大，反之亦然，如在离地面4000千米高的点上，实际需要的环绕速度为每秒6.2千米。若天梯上每一段所产生的离心力无法与地球引力相平衡，最终整个天梯受到一个巨大的向下作用的合力。在此力的作用下，天梯将在绕地球旋转的同时逐渐降低高度，最后结果只能是连同航天器一块坠落到地球上。

如何才能防止天梯掉下来呢？办法就是从地球静止轨道的航天器上再向上建造一个上天梯，使其产生的离心力合力能够平衡下天梯受到的地球引力的合力。根据计算，当上天梯的高度为10.8万千米时，向上的合力就与35786千米长的下天梯受到的向下的合力相平衡了，这样总高度为14.3786万千米的整个天梯就不会坠地了。

由于上天梯受向上的拉力，下天梯受向下的拉力，整个天梯就像两头受拉的缆绳一样，被绷得紧紧的，不会弯曲，即使受到某种扰动而发生弯曲，也能自动恢复到直线状态。同时，受地球重力梯度的作用，天梯能始终保持垂直地面的方向。有鉴于此，建造太空天梯时，上、下天梯必须坚持同步进行，以便使其任何时候所受到的向上和向下的两个力都能保持平衡。唯有如此，才能逐步完成这项人类历史上空前的宏伟工程。

——节选自《百科知识》 2013年第17期

1、本文围绕太空天梯说明了哪几点内容？（3分）

2、本文的说明顺序是什么？请结合文章内容具体分析。（2分）

3、文中运用了哪些说明方法？最少指出两种并加以分析。（4分）

4、下面加点词语能去掉吗？为什么（3分）

如果在该轨道上的航天器以每秒3.07千米的速度绕地球运行，那么就正好与地球自转的速度相同，故从地面上看去，好像航天器被固定在太空中一样，这条轨道被称为地球静止轨道。

附参考答案：

1、（1）固定天梯的方法。（2）天梯的建造过程。（3）防止天梯掉下来的方法。

2、逻辑顺序。本文首先说明了固定天梯的方法，接着说明了天梯的建造过程，最后但要了防止天梯掉下来的方法。三者内容之间具有内在联系。

3、（1）列数字。如“当航天器在地球静止轨道上以每秒3.07千米的速度运行时，其产生的离心力正好与离地球赤道35786千米高度上的地球引力相等，两种力达到平衡状态，故航天器不会掉下来。”运用列数字的说明方法，准确地说明了航天器不会掉下来的科学原理。

（2）举例子。如“2005年，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。”运用举例子的说明方法，具体地说明了天梯将从幻想走向现实。

（3）打比方。如“建成后的这个天梯犹如一条上下垂直的高速公路”，运用打比方的说明方法，形象生动地说明了天梯运行速度快。

4、不能去掉。这两个词语表示假设关系，表明这只是一种猜测，去掉后就变成肯定的说法了，所以不能去掉。这体现了说明文语言的准确性。