互动科普

当人类开始居住于月球和地球以外的行星时他们可能不使用现代火箭技术。相反，太空旅行和居住可能依赖有记录历史很久前的一项古老技术——绳子。

单靠绳子怎样将物体推进到太空呢？考虑两种方案。第一种，连接两颗卫星的粗绳能使一颗卫星将另一颗卫星“掷入”不同的轨道，就象猎人用投石环索掷石头那样，这一方案可能适合于将负载输送到月球和更远的地方。第二种，如果绳子是导线，那么通过它的电流就会与地球的磁场相互作用产生推力。两种类型系绳——动量传递和电动力——的大优点是其运行经济性，它们不用消耗大量的推进剂，只需简单地消去来自在轨物体的少许动量或利用太阳电池板提供的电能就可工作。

到目前为止，17个空间探测项目涉及到系绳。其中的大多数是成功的，但公众主要听说了两个失败的情形。l992年，意大利空间署制造的一颗卫星系在一根绝缘铜导线制成的长系绳的末端从亚特兰蒂斯号航天飞机上向上方(即离开地球)释放，但是卷线系统故障中止了实验进行。

4年后航空航天局又一次进行试验。在那次空间飞行中，当系绳接近其全长即20千米(12英里)时，航天飞机穿过地球磁场的运动在系绳中产生了3500伏的电压。航天飞机上和意大利卫星上的电子装置提供了对电离层的导电通路，使得安培水平的电流通过系绳。实验表明，这种电动力系绳能够将航天飞机动量转化成数千瓦电力反过来也成立。

不幸的是，绝缘缺陷使强大的电弧从系绳跳跃到控制杆上，电弧烧毁了系绳。尽管这一意外事故使此项目的电动力部分遭到破坏；但是它无意中演示了动量传递的壮观情景。当时，意大利卫星位于航天飞机之上20千米处被航天飞机拖着前进，其速度比该高度上的轨道速度要快。结果，当系绳断裂时，过多的动量使卫星飞越7倍系绳长度的距离即l40千米。

其它工作取得了更大的成功，1993年，为了检验圣迭戈系绳应用公司Joseph A Carroll提出的设想，系于20千米系绳上的负载从一颗大卫星上甩下，由于负载随后的速度慢于这一较低轨道高度上物体所需的速度，在适当时机截断系绳使得负载降到地球表面的预定地点。系绳应用公司正在开发返回舱系绳，国际空间站可将它们用来向地球传送紧急物件，包括不能等到下次航天飞机接受的科研负载。

在1994年的一个相关探测项目中，一个负载杖悬挂于一条20千米系绳的一端，以观察这种联结——其粗细就象风筝线——在与微流星和空间残骸相撞的情况下能持续多长时间。系绳的预期存在时间不足12天，可能被高速运行的沙粒大小的颗粒轻易地弄断。结果是，仅仅4天之后它就被切断了。

实验显示，需要将系绳做成相互分离的多股形式，这样同一颗粒就不能将它们全部弄断。这些系绳每隔一定间距互相连在一起，这样当一股不起作用时，其它系绳将系住负载。根据这一设想，海军研究实验室(NRL)和国家侦察办公室（NRO）用纱线松散缠裹的Spectra纤维（用于渔线的高强度聚合物）制成了直径为2.5毫米的空心辫绳，连接两颗卫星的一段4千米长的绳子于1996年6月发射，在轨道上几近3年而未被切断。

于去年10月进行的后续实验中，NRL和NRO试验了另一种设计不相同的系绳：用坚固的纤维沿长度方向放置在3厘米宽的薄塑料带中。6千米的系绳将在空间存续多年，但塑料带令其笨重。我们的公司——华盛顿州克林顿系绳无限公司正与都在苏格兰基尔马诺克的Culzean织物公司和Feinings纺织公司合作，采用开放的鱼网状方式制造多线系绳，这将使重量极轻并能在空间存续数十年。其它系绳演示项目也作了规划。密执安州霍兰的密执安技术公司计划在2000年从一架航天飞机上释放两个系于2千米长系绳上的科学负载。

此外，航空航天局马歇尔空间飞行中心正在研究将电动力系绳应用于无推进剂空间推进器的问题。2000年中期的一项探测活动将揭示一条导电系绳可使德尔塔2火箭的顶级轨道下降。在系绳无限公司，我们正在开发航空航天局这一设想的商用版小型负载可于发射前装在卫星或火箭项级上面。当航天器完成其探测任务或失去功能时，导电系绳将展开并拖着穿过地球的磁场，引起航天器迅速降落直至在上层大气中烧毁。我们将于2000年后期用俄罗斯Lavochkin联合公司制造的火箭顶级检验这种系绳降轨装置。

航空航天局也在考虑利用这类电动力系绳来产生向上的推进力。在该系统中，太阳电池板将提供通过系绳的电流，产生相对于地球磁场的推进力。由此产生的力将使负载不断地绕地球运行。这种方法可用于将国际空间站保持于轨道上而不用加燃料。

将来，系绳能将人类带得多远？我们和其他人已经分析了能将负载送到月球及更远地方的长达数百千米的快速滚动式轨道系绳系统。原理是简明的——想想人猿泰山从一根藤荡向另一根藤的情景吧！首先，低地轨道系绳从可再利用的发射装置上抓住负载，将其递给在更远椭圆地球轨道上的另一条系绳。然后第二根系绳将负载扔向月球，负载就被那里的轨道上的Lunavator系绳接住。

Lunavator应以恰当速度环绕月球滚动这样它接住负载之后，再转动半圈就可轻轻地将物体放在月球表面上。同时，系绳能抓起返回的负载如果传送和抓起的质量是平衡的，就不需要推进器。这种运输系统可能成为通向月球的快速通道，从而使月球旅行成为家常便饭。

显然，在这种系统成为现实之前，还有许多技术难关需要克服，但其开辟空间经济高速公路的潜在可能是极其巨大的。也许有一天，无数的滚动系绳会遍布许多行星和它们各自的卫星进行频繁的行星际商业往来。但所有这一切都始于一条绳子。