在晴朗的夜晚，当您登上阳台，看看天空，您就可能会看到一颗人造地球卫星，犹如一盏小信号灯在纹丝不动的星幕上穿过苍穹。这每一颗闪闪发光的圆柱体可能有数千公斤的质量（包括多翼型的太阳能电池、发送“天线”和天线板）。这些东西全部放置在数百吨重的火箭发射系统上，火箭发射系统发出火柱，在雷鸣声中将卫星送向轨道，直到通过大气层时它们才几乎完全失重。要把卫星发射到轨道上去，必须做大量的工作。

然而，人们感到尤为不满的则是：难以达到宇宙中的最理想点。这些最理想点中最有意义的是所谓的地球轨道。它的高度约为三万六千公里，地球轨道面与地球赤道面一致。卫星在这条轨道上绕地球一周正好是一昼夜。这就意味着，同步卫星在进入地球轨道后仿佛“停留”在地球表面上空的一点上，这一点就是射程的终点。匀称地分布在地球轨道上的三颗卫星组成一个体系，这样整个“文明的”地球大地几乎全部被该体系收入眼帘，而对于地球表面上的某一固定点而言，同步卫星同时也是静止的。正是上述原因使地球轨道对通讯、气象学、大地测量学等产生了巨大的吸引力。

然而同步卫星还能发挥更大的作用。就其性能而言，还可利用其制造“宇宙电梯”。这是一种得天独厚的结构，真正体现了革命的思想，从而同步卫星与地球表面之间的实际联系便可实现了。从理论上来说，该体系完全不需要运载火箭便可完成向地球轨道发射的工作，而更加重要的是可使宇宙旅行价廉而大众化。

“宇宙电梯”的建造

假如我们出现在巴西亚马逊河河口上空的一颗同步卫星附近，那么从这儿，我们几乎可以看到整个北美洲和南美洲、非洲的西半部和整个欧洲。从这儿，还可以通过无线电、电视、电报和电话线路把这些地区互相联系起来。但是，还是让我们集中注意力来看看这颗卫星本身吧！从它那垂直竖立的圆柱体里伸出两根细细的金属丝：一根向上，另一根朝下对着地球。起初它们是弯弯曲曲的、乱成一团。但，当它们伸展到几公里长时，便渐渐舒展开来沿垂直线向前延伸。这种现象的发生自然是由于万有引力梯度所致。上面一根金属丝受到万有引力的作用小于卫星本身，但对地球而论，前者也具有卫星所具有的那种角速度。所以它一直能感受到向上的合应力。下面一根金属丝每延长一米仿佛都比上面一根有所加量。由于加量的作用，下面一根金属丝就沿着轨道半径向下延伸。两根金属丝伸得越长，所受到的作用力就越大，这是万有引力和离心力的梯度所致。这两种力既可支持住两根金属丝，同时又与金属丝一起使卫星处于稳定的垂直状态。不久第二颗卫星与第一颗卫星就互相联接起来，并将其储备在线盘上的金属丝提供给第一颗卫星，使后者放出的金属丝能继续延长。这一程序反复进行，直到下面一根金属丝的底端触及到亚马逊河河口附近的地球表面为止。这时上面一根金属丝的顶端离地球中心的距离达十五万公里。于是这颗同步卫星就成了“抛锚”卫星，它的锚就抛在地球表面。而后一步的工作就是在数量上充实该结构：将一股股新的合股线不断补充到原来的那根金属丝上去，直到所形成的缆索在下部顶端能承受住所需的负荷为止。然后在缆索的上部顶端配备一个相应的平衡器，于是整个结构就能挺直而立。这时自动化机械升降机便可沿缆索从地球表面上升到卫星上去。这种升降机起初是频繁地运送建筑材料，沿缆索继续补充一股股新的合股线，以保证缆索的牢固性不断加强，并提高其运载能力，使其能“发射”越来越重的升降机。最后使缆索达到如此坚固的程度，以至它能保证把各种设备和旅客运上卫星而不需要借助于任何种类的火箭。

抛锚卫星是迄今人们所设想到的唯一不用火箭能够将有效负载从地球表面运送到宇宙中去的工具。人们给抛锚卫星起了各种名称：“天钩”、“轨道塔”、“宇宙电梯”。但不管使用何种名称，该装置确实是一种非同寻常的、令人惊奇的机械，让我们来想象一下抛锚卫星的某些有利条件。首先，正如前面所提到的，它不需要运载火箭，因此就能够节省许多燃料和金属；“宇宙电梯”可以长期使用，而火箭仅仅只能使用一次。其次，或许可以不需要对从宇宙中返回的装置实行热保护。再其次，“宇宙电梯”是一种既经济而又清洁的宇宙旅行工具，它不会污染大气层，也不会污染地球周围的宇宙。

这得天独厚的运载体系还有其它许多重要的优点。如安装在缆索上的导体可使地球的辐射带短时间地闭路，这样就可排除由这些辐射带对人和无线电电子设备造成的危害。在缆索的任何一处均可配备科学仪器，这点对飞机高不可攀，而静止的卫星又低不能就的那个中间地带来说，起着特别重要作用。

然而，这一切仅仅还是开始，以后还可以设想在卫星上设立太阳能站，它可以通过聚焦微波线把能量传递给沿缆索上升的载货袋。最终完全可以使“梯子”电气化：缠着超导体线圈的管状物利用电磁感应可以使载货袋产生运动。应当着重强调的是：从地球表面升向卫星时，必须克服地球引力的吸引。在这种情况下正是这管状物把轨道速度传给了上升的物体（在物体上升的范围内）。利用“电梯”登上卫星所消耗的能量，少得令人吃惊：每公斤有效负载总共只需要消耗15瓩/小时。如果按本世纪末的电费价格来计算，每一瓩/小时为5.5美分，那么送一个人（包括他随身携带的保障生命安全所必需的设备）上卫星所需的电费，总共还不到100美元。这样一来，轨道“电梯”就可以使宇宙旅行成为既经济又大众化。

现在不难设想在地球轨道上将会出现一个大规模的宇宙经济联合体。那里将有许多生产企业，它们利用零点引力的优越性和分文不花而得来的真空，生产各种泡沫金属、稀有化学制品和珍贵的抗生素。那儿将有科学实验中心和进行宇宙生物学试验的医院，而且这种医院还可以治疗心脏病患者。最后，当然还可以在那里建设一个游览中心，开设饭店、商场、运动室、娱乐场和其它旅游企业。在“路费”如此低廉的情况下，它们一定能够吸引一批批兴趣盎然的游客纷至沓来。

宇宙投石器

然而抛锚卫星最有意义的性能初步看来大概是：这种机械能把有效负载从地球轨道卸到通往各星球的飞行轨道上去，甚至不需任何卸货机械上的补充动力装置，便可把这些有效负载送到太阳系之外去。这种性能超出了人们通常想象的范围。让我们来回顾一下“宇宙电梯”的结构。它基本上与地球轨道高度上的点保持平衡。“塔”顶绕相对静止的星球转一周需要一昼夜（前面已经提到过，对地球表面而言，它是静止的），因此塔顶的线速度大大超过离地速度。这种速度叫第二宇宙速度，'它不同于第一速度、圆周速度。在这种情况下，从平衡点（即从地球轨道高度）到“塔”顶是不需要补充任何能量的，任何一种货载都能轻而易举地从地球轨道高度“向上落去”。如果把物体“上落”时加足的离心速度用来补充“塔”顶的线速度，那么就能达到第三宇宙速度，这是脱离太阳引力场所需要的速度。

几段理论性的抒情插叙

当然，如果不需花巨大的劳动，人类就能得到这种超高级的有效装置，那是再好也没有了。但实际上还有许许多多复杂的问题有待解决。这里，头等重要的问题是“宇宙电梯”材料的单位强度问题。要知道，需要的材料得经受得住三万六千公里长的自身重量，在已知的金属或合成材料中没有一种可行，即使把缆索制成下部尖端的横剖面面积比上面基部小一百倍的圆锥体，也还不行。只有这样的材料才适合：即它所具有的强度与重量的比例达到极高的标准，而在目前来说这比例标准只有最纯的铝、碳化物、硅、石墨的结晶体“触须”才能达到。然而这种材料的生产规模目前尚未超出实验台的范围。

但是除需要发现所需的材料外，还有无数困难，其中之一就是：由于地球的非对称性，几乎所有的非同步卫星的轨道面都向着极地回转。因此其中每一个卫星或其它宇宙设施（现在约有四千或更多一些），都将会对“宇宙电梯”带来危险。这里且不谈今天把地球周围的宇宙空间搞得污秽不堪的火箭碎片及其躯体。自然，我们可以要求“宇宙”国家把地球周围空间属于他们的垃圾全部清除掉。当然，即便如此，也还不能完全解决“宇宙电梯”问题。譬如，缆索还会遭到飞机、强劲炎热的陆龙卷等的损害。所有这些复杂情况均会推迟“宇宙电梯”理想的实现期。

“宇宙电梯”的构想显示出，宇宙飞行技术有可能出现一次真正的大革命。这种革命的结果极其遥远，今天还难以做出更高的估计。看来，现在还只能把这场革命的意义与火箭发明时所具有的意义相提并论。征服地球周围的空间之后，星际航行学的范围扩大到太阳系的边界。将会出现一批获得“宇宙电梯”的候选人。可想而知，这第一批候选人将是月球与火星。

〔苏《文学报》1979年11月7日〕