英國著名科幻作家Arthur C. Clarke在小說《天堂之泉》中，首先向主流科學社會和公眾介紹了“太空天梯”的設想。

“太空天梯”的主體結構為：一根一端連線地球，另一端連線在地球同步軌道之上執行平衡物的纜繩。

它把人和貨物送入太空，消耗的能量比用火箭運送少得多

比起依靠燃燒昂貴的燃料把貨物推離地面，“太空天梯”能夠以更加廉價的方式把貨物送入太空。

“太空天梯”這種想法非常令人著迷，吸引了很多科學家和對科學有興趣的人。但為什麼在實際中“太空天梯”遲遲沒有出現呢？其實，這並非人們不往這個方向努力。

建造太空天梯難度在哪？ 缺乏高強度繩子

“太空天梯”這種想法非常令人著迷，為什麼在實際中“太空天梯”遲遲沒有出現呢？困難在於沒有強度足夠的材料。

英國著名科幻作家Arthur C. Clarke在小說《天堂之泉》中，首先向主流科學社會和公眾介紹了“太空天梯”的設想。

“太空天梯”的主體結構為：一根一端連線地球，另一端連線在地球同步軌道之上執行平衡物的纜繩。它把人和貨物送入太空消耗的能量比用火箭運送少得多。比起依靠燃燒昂貴的燃料把貨物推離地面，“太空天梯”能夠以更加廉價的方式把貨物送入太空。

“太空天梯”這種想法非常令人著迷，吸引了很多科學家和對科學有興趣的人。但為什麼在實際中“太空天梯”遲遲沒有出現呢？其實，這並非人們不往這個方向努力。建造"太空天梯"的困難在於沒有強度足夠的材料。

目前，人們可以生產出比鋼鐵堅韌數百倍，而重量卻只有鋼鐵幾分之一的奈米材料。

但問題是，一旦奈米材料到達微米的尺度，其強度和韌性就開始下降。因此，在開始建造“太空天梯”之前，如何讓材料在奈米尺度上的性質在巨集觀尺度上繼續保持，是首先要解決的問題。

雖然還有很多問題困擾著科學家，但是Arthur C. Clarke一直認為“太空天梯”的出現只是一個時間問題。

太空天梯的建設計劃

俄羅斯

最早提出太空天梯設想的人是俄羅斯著名學者齊奧爾科夫斯基。他提議在地球靜止軌道上建設一個太空城堡，和地面用一根纜繩連線起來，成為向太空運輸人和物的新捷徑。

所謂地球靜止軌道，是因為當在該軌道上的航天器以每秒7.27×10-5弧度的角速度繞地球執行時，正好與地球自轉的角速度相同，故從地面上看去，好像固定在太空中不動一樣，因此才被稱為地球靜止軌道。正緣於地球靜止軌道的這種特殊功能，齊奧爾科夫斯基才提出在它上面設定一個太空城堡，垂放一根纜繩錨在地球赤道上，就可成為通向太空的天梯。這架梯子可以筆直地通向靜止軌道，在無外力影響時它不會彎曲，能成為通往太空的運輸線。

據俄羅斯《真理報》報道，“太空電梯”——這個世界上獨一無二的設想將在最近幾年有突破性進展。受歐洲太空署委託，俄羅斯薩馬拉太空大學的科學家一直在研究建造這種可以把許多物品從國際空間站送回地球的裝置。

報道稱，俄羅斯薩馬拉城的科學家已將“太空電梯”的研究工作進行到工作收尾階段。這部“太空電梯”的主要工作原理其實並不複雜，裝有貨物的太空艙通過一根30公里長的特別牢固的纜繩送回地球。雖然纜繩很長，但其重量不會超過6公斤，需要用特別材料製成。當其進入大氣層後，纜繩會燃燒，而貨物則接著依靠氣球繼續緩緩地落向地球。

美國

1970年，美國科學家羅姆·皮爾森進一步完善了太空天梯的設想。1999年，美國宇航局馬歇爾中心的先進辦公室發表了《天梯:太空的先進基礎設施》一文，標誌著天梯將從幻想走向現實。

2004年6月30日，在華盛頓召開的第三屆國際天梯會議上，專家們對天梯這一巨集偉構想進行了探討。時隔僅僅9個月，2005年3月23日，美國宇航局正式宣佈太空天梯已成為世紀挑戰的首選專案。以研究天梯而著稱的西弗吉尼亞州費爾蒙特科學研究所的布拉德·愛德華茲博士在論文中寫道：“天梯可以使人類歷史實現跳躍性的發展。”他認為自己構想中的初版天梯可能在2019年問世，其成本大約為70億~100億美元，與人類其他大型太空工程相比，這項費用並不算太大。

太空天梯一旦建成，就可晝夜不停地開展運輸工作，把旅遊者和貨物送入太空，並大大降低運送費用。現在火箭發射或太空梭運送每公斤有效載荷約需2萬美元，而太空天梯運送每公斤物品僅需10美元，從而能夠推動空間技術實現跨越式發展。

“太空電梯”也許已經死亡，但它正以另一種方式重生

康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基，火箭專家和宇航先驅，提出了在《天堂的噴泉》《三體》等科幻小說，以及無數科幻遊戲中實現的重要概念 --- 太空電梯。

然而，它依舊是書頁裡的幻想，亦暴露了這項工程的弊端。

天梯，真的永遠無法實現嗎？

當代科幻題材的文化作品中，天梯頻繁出現，已經成為某種近未來的不可或缺的 “標準配置”。也被冠以太空梯、太空電梯、軌道電梯等名稱。

建造‘太空天梯’的困難在於沒有強度足夠的材料

人們可以生產出比鋼鐵堅韌數百倍，而重量卻只有鋼鐵幾分之一的奈米材料。

但問題是，一旦奈米材料到達微米的尺度，其強度和韌性就開始下降。因此，在開始建造“太空天梯”之前，如何讓材料在奈米尺度上的性質在巨集觀尺度上繼續保持，是首先要解決的問題。

雖然還有很多問題困擾著科學家，但是Arthur C. Clarke一直認為“太空天梯”的出現只是一個時間問題。

天梯是人類的古老夢想

希臘神話中曾提到一架夢想中的梯子——雅各布天梯，它將人們從地面到天空的道路打通，據說雅各布就是在夢中沿著這架梯子上天取得了“聖火”。

中國古代有一個關於“崑崙天梯”的神話：傳說在高峻巍峨的崑崙山頂峰上，有一株大樹叫作建木。

這株樹紫褐色的樹幹筆直地插向藍天，在樹頂上伸出無數枝條，向四周伸展，並長著萬年常青的綠葉，開著千載不謝的花，結著永不枯落的金果。誰要是能沿著這棵大樹攀登到頂，就能進入天庭，得道成仙。

2015年大熱的科幻小說《三體》也曾多次提及“太空電梯”

人類對外太空的嚮往，從古至今都有“執念”，一直設想著搭建“天梯”的種種可能。但經過上百年的開發與研究，這個夢想至今仍未能實現。

不過，近年隨著新材料科學的發展，“天梯”終於開始一步步走進現實。