乘坐“电梯”登月或成现实 我成功制备出世界最长碳纳米管

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科技日报讯 （记者申明）爬上“梯子”摘星星，坐着“电梯”去月亮，这些科幻的场景，将有可能成为现实。近日，在北京市科委支持下，清华大学魏飞教授团队成功制备出单根长度达半米以上的碳纳米管，创造了新世界纪录，这也是目前所有一维纳米材料长度的最高值。相关内容近日在线发表在国际著名期刊《美国化学会纳米》上。

碳纳米管是迄今发现的力学性能最好的材料之一，其单位质量上的拉伸强度是钢铁的276倍，远远超过其他材料。《科学美国人》杂志曾提出“在地球与月亮之间搭建一座天梯”的诱人梦想，但跨越如此长的距离而不被自身重量拉断的材料，只有碳纳米管，并且是批量制备，具有宏观长度、理论力学性质、单根长度达到米级甚至公里级以上。

对于碳纳米管的生长而言，其高温生长过程中催化剂的失活是一个不可逆的规律，从而限制了碳纳米管的长度；并且，随着催化剂失活，长的碳纳米管密度会急剧下降。因此，尽可能地提高其催化剂活性概率是进一步提高碳纳米管长度的唯一途径。该团队充分发挥材料制备和化工技术学科交叉的优势，在制造设备、制备工艺方面进行大量改进和创新，首次将生长每毫米长度碳纳米管的催化剂活性概率提高到99.5%以上，最终成功制备出单根长度超过半米的碳纳米管。

魏飞称：“我们制备的碳纳米管具有完美的结构、优异的力学性能和宏观的长度，目前我们正在从事1米以上碳纳米管的制备，下一步希望能够制备出公里级以上长度并具有宏观密度的碳纳米管。这些工作将为太空‘天梯’的制备开启一线曙光。”

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民间传说：天梯

茹之

http://www.capsc.com.cn/mingxin/ ... 08-10-16/77988.html

天梯，顾名思义就是地上之人通往天国的阶梯。那么它是否真的存在呢？传说，在颛顼帝之前，天和地相距并不遥远，还有道路可以从地面到达天庭或者从天庭来到地面，这就是最初的"天梯"。清代龚自珍的《定庵续集•癸壬之际胎观》中说："人之初，天下通，人上通，旦上天，夕下天，天与人，旦有语，夕有语。"可见，当时人、神曾经有过共存时期。神给人留下了上天之路。但是人间什么人可以登上这部天梯呢？大概除了那些仙人、具有大德之人外，就是象黄帝这样的修行之人吧。传说黄帝修成之后，天忽然开了，降下一条黄龙迎接他。黄帝与随身的近臣七十多人一起跨上黄龙，白日升天。

而自黄帝之后开始有"绝天地通"的传说，即人神分隔。传说随后的颛顼帝派遣重、黎两位臣子隔断了通天之路。人从此登天变的更为困难了。

那么，中国古代神话中的天梯以何种方式存在的呢？一种是山，一种是特定的大树。

作为山的天梯，第一当属昆仑山。《淮南子•地形篇》说："昆仑之丘，或上倍之，是谓凉风之山，登之而不死；或上倍之，是谓悬圃，登之乃灵，能使风雨；或上倍之，乃维上天，登上乃神，是谓太帝(天帝)之居。"这一段把从昆仑山登天的过程，讲述的非常详细。

其次，通天之山是肇山。《山海经•大荒西经》记载："华山青水之东，有山名肇山。有人名日柏高，柏高上下于此，至于天。"

再次是登葆山，《山海经•海外西经》说它是"群巫所从上下也"。这些巫人上下天庭，大概主要是向民众传达神意吧。

除了上述作为天梯的山之外，还有树作为天梯的，目前确知的是建木。

《山海经•海内南经》记载："有木，其状如牛，引之有皮，若缨、黄蛇。其叶如罗，其实如栾，其木若箧，其木曰建木。在寞窳弱水上。" 《山海经•海内经》又载：" 有九丘，以水络之......有木，青叶紫茎，玄华黄实，名日建木，百仞无枝。(上)有九榍，下有九枸，其实如麻，其叶如芒，大嗥爰过，黄帝所为。"《淮南子•地形篇》也说："建木在都广，众帝所自上下，日中无景，呼而无响，盖天地之中也。"也就是说，这种称为"建木"的树乃是通天之树。他生长在都广之野，据说是天地的中心。到了中午，太阳照在树顶上，连一点影子也看不见；站在这里大吼一声，声音很快回消失在虚空中。从古籍的描述中，可知这种树形状也生的奇怪：细长的树干笔直的伸入云霄，两旁不生枝条，只在树的顶端，生了一些弯弯曲曲的树枝，盘绕起来象伞盖。拉它的树干，就会有扯不断的树皮掉下来，象缨带，又象黄蛇。

这座位于天地中心的天梯，传说是黄帝造的，成为上天或下地的天梯。

在后世的民间传说中，也可以寻找到天梯的痕迹。比如黄梅戏《天仙配中，就有这样的说辞："董郎，你看这两块顽石，一块高来一块低，好似为妻上天梯。"

在中国南方少数民族中也流传着不同的天梯神话。比如壮族《卜伯的故事》说，过去天地是可以上下的，后来雷王为了防范卜伯，把天升高起来，只留巴赤山上的日月树作为天梯沟通天上地下。布依族古歌《辟地撑天》说，地上人用大楠竹把天地连接起来，顺着它可以登天。这里的日月树、大楠竹都起天梯的作用。水族《月亮山》故事说，水族山乡有座高高的月亮山，顺着这座山可以爬到天上，引得天女到人间。

当远古的天梯已然消失后，今天的人们将以何种方式回归天国呢？也许上天早已安下了新的天梯，就看我们是否愿意攀登了。

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日本欲造“天梯” 3.6万公里缆绳接卫星

2008年09月23日  新华报业网—扬子晚报　

http://news.qq.com/a/20080923/000582.htm


“天梯”示意图，红线为缆绳。

在科技领域素来敢为天下先的日本科学家又推出惊人计划,他们打算将此前仅存在于科幻小说描写中的“天梯”——太空升降舱变为现实。

运输物资也可载人

太空升降舱也被称为“太空电梯”。根据科学家们的设想,一条从距离地面3.6万公里的地球同步卫星向地面垂下一条缆绳至地面基站,并沿着这条缆绳修建往返于地球和太空之间的电梯型飞船,往来运输物资。

参与研究的科学家告诉英国《泰晤士报》记者,太空升降舱可以搭载包括大型太阳能发电机、核废料等各种物品,当然还可以载人。

《泰晤士报》说,直到目前,人类都不得不通过火箭推动克服地球引力、把自己“抛出”大气层的方式进入太空,而太空升降舱则可以让21世纪的宇航员享受到更为惬意的太空旅行。

更重要的是,太空升降舱上天不需要携带大量燃料,预计所耗能量不过为宇宙飞船发射的1%。英一项测算显示,用太空升降舱运送一个人和行李的费用仅相当于目前用航天飞机运送的0.25%。负责太空升降舱研制的日本太空升降舱协会主席小野秋一(音译)说:“就像出国旅行一样,人人都可以坐着‘电梯’上太空。”

材料必须轻便又坚固

建造太空升降舱的构想引起了全球科学家和科研机构的兴趣。《泰晤士报》说,目前世界范围内同时有几个太空升降舱研发计划正在进行当中。一些机构还对能够在这一方面取得突破的个人和组织“悬赏”。

而无论对于科学家还是宇航员,在实现“天梯”梦想前都必须克服一系列难题。其中最关键的问题在于应该用何种材料建造太空升降舱赖以起落的缆绳。这种材料必须比目前已知的各种纤维更坚固也更轻便,才能承受住太空升降舱的重量。从理论上计算,制作缆索的材料强度必须达到钢强度的180倍左右。

此外,为了保持平衡,在卫星背向地球的一侧也要架设数万公里的索道,使得整条索道全长达到约10万公里,相当于地球到月球距离的约四分之一。

造价可能为93亿美元

不过,随着纳米技术的发展,科学家不断开发出质量轻、强度高的碳纳米管纤维材料,现有的此类纤维材料强度已经达到了所需强度的约四分之一,使得修建太空升降舱逐渐成为可能。

至于推动电梯型飞船进入太空的动力,日本大学精密机械工程教授青木吉雄说:“我们考虑采用在新干线列车中采用的技术……碳纳米管是良好的电导体,我们在考虑全程配备另一条缆绳用来供能。”据估算,采用以上技术的太空升降舱建造费用约为93亿美元。《泰晤士报》说,对于这样一项浩大工程,这一价格“低得令人吃惊”。

至于太空升降舱项目的具体时间表,则将在日本今年11月主办的首届“太空升降舱会议”上讨论形成。

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日本建筑企业构想建“天梯”

2012年02月24日   来源： 新华网

http://news.xinhuanet.com/world/2012-02/24/c_122747299.htm

日本大林组建筑公司宣布，计划２０５０年建成“天梯”，延伸至距地面９.６万千米的太空。届时，普通人有望乘坐天梯，从３.６万千米高处欣赏美丽的地球。

乘天梯

《日本时报》２３日援引大林组的话报道，天梯概念早就出现在科幻小说中，１９９１年碳纳米管的问世使得建造天梯成为可能。碳纳米管是一种轻型材料，强度超过钢２０倍。

按照大林组的构想，天梯一头固定在地面宇航中心，另一头配备平衡装置。电梯车一次可搭载３０人，以每小时２００千米的速度上升，大约７天半后抵达建在３.６万千米高处的轨道太空站。

天梯项目负责人胜山里美说，太空站是普通旅行者的终点站，配有生活区域和实验室；研究人员和专家可以继续前行，一直到天梯尽头。

太空建

胜山里美说：“人们素来喜欢高塔。我们不是从地面修建（天梯），而是从太空建造。”

大林组计划大约２０２５年开始修建天梯，先发射火箭将两卷用碳纳米管和其他材料制成的缆索运至距地大约３００千米的位置；再用宇宙飞船解开缆索，朝地面放去；与此同时，飞船继续飞升，攀至９.６万千米高处。这一高度大约是地球与月球距离的四分之一。

大林组说，缆索将用电梯车加固，从地面升至顶端，共加固５１０次。天梯可能采用磁直线电机作为部分动力，另外部分来自太空站附近的太阳能发电设备。

有可能

胜山里美说，大林组目前无法计算建造天梯耗资多少，也不知道在哪里建造，或者谁来“埋单”，“但我们将努力稳步发展，以免天梯停留在梦想阶段”。

她说，大林组承建的“东京天空树”完工在即。这座高６３４米的铁塔将于５月启用，用于发射数字讯号和观光。

“受此鼓舞，我们的建筑、气候、风力和设计专家说，它（建造天梯）可能实现，”胜山里美说，“我们希望实现这一项目，它将极大节省今后太空发展的费用。”

除东京天空树外，大林组的作品还包括阿拉伯联合酋长国的迪拜地铁、日本大阪环球影城和澳大利亚体育场。

有意建造天梯的不止大林组一家，美国国家航空航天局等数家机构也有此意向。