2013年11月11日08:50
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大家知道“太空電梯”嗎?這是一種將人和物資送往太空的終極運輸手段。
太空電梯的構想是,在高度為36000千米的靜止軌道上建設空間站,從此處向地表垂下纜繩。然后在該纜繩上安裝升降艙(電梯),以時速數百公裡的速度運送人和物資。
據稱,這個構想最早也要在21世紀后半期才能完成,從資金和社會制度方面考慮,實現這一構想的門檻絕不會低。盡管如此,作為利用火箭難以實現的向宇宙進行大量輸送的手段,全球各國都在積極推進關鍵技術的研發。其中,2009年成立的日本一般社團法人太空電梯協會每年夏季都會舉辦太空電梯挑戰賽,現如今這已成為全球規模最大的賽事。
利用大型氣球吊起纜繩
8月10日,記者為了在今年能夠親眼目睹第五屆太空電梯挑戰賽,早早走出家門,前往位於靜岡縣富士宮市的“大澤扇形地”。
路上又是堵車,又是迷路,到達目的地時已經是上午10時左右。當天,盛夏的烈日十分毒辣,而參加挑戰賽的17個團隊,總共近100人卻已蓄勢待發。正在等待利用裝有氦氣的大型氣球向高空拉起纜繩“Tether”這一准備工作完成。各團隊均在白色帳篷下,專心進行自己團隊升降艙的最后調整。
實際上,記者還曾觀摩過2009年春季,太空電梯協會在千葉縣船橋市日本大學體育場進行的首次公開實驗。在記者的印象中,當時漂浮在約100米高空的氣球被風吹得搖搖晃晃,升降艙還不時停止攀爬,整個過程十分緩慢。
因為有過這樣的記憶,因此首先讓記者吃驚的是此次比賽的規模。在等待的過程中,氣球已經升入高高的上空,甚至難以仰視。最終放出的纜繩長度為1200米。超過了2009年美國宇航局(NASA)主辦大賽上所創下的1000米記錄,刷新率太空電梯地上模型的全球最高記錄。
利用大型氣球將纜繩拉起1200米。 |
上午11時左右,升降艙的升降挑戰賽終於開始。記者也戴上頭盔,搭乘大野會長駕駛的車輛向出發地快速駛去。
率先進行挑戰的是在前一天預選時取得了出色成績的社會團體“奧澤隊”的升降艙。總部設在東京的該團隊從2009年第一屆大賽就開始參加,是個實力派團隊。由來自民營企業的電氣、機械及軟件等方面的工程師組成。
奧澤隊的升降艙名為“momonGa-5。”,尺寸為長1米、寬30厘米,黑色的框架引人注目。重量為6.7公斤的機身上裝載了記錄攝像頭及加速計等2.8公斤重的有效負載。
升降艙安裝在從漂浮於上空的氣球向地面出發點伸出的纜繩帶上。順便一提,這個寬3.5厘米的纜繩帶是利用帝人提供的纖維材料“Technora”制成。其特點是輕量、強度大,而且耐摩擦、承載性能出色。
3分鐘左右就上升1100米
奧澤隊的隊員接通了升降艙的電源。在倒計時“5秒,3,2,1,開始!”后鬆開機身,這時隻能聽到“?、??、?”的沉悶打滑聲。而升降艙卻仍在原地靜止不動。
在纜繩上安裝升降艙,正在進行升降准備工作的奧澤隊。
這種狀況大約持續了5秒鐘,就在周圍人群有些灰心的時候,突然“呯”地響起了馬達聲,升降艙迅速沿著纜繩攀爬起來。
開始攀爬的升降艙,其上升速度是2009年時無法比擬的。雖然剛開始還能用肉眼看到,但一眨眼的功夫就像個小黑點那麼大了。再一眨眼,就幾乎看不到了。雖然從結構上看幾乎不可能發生,但想到升降艙萬一從那麼高的地方突然墜落的情景,筆者不由渾身緊張。
大約過了3分鐘左右,一直觀看升降艙的人突然喊到,“啊,不動了”。
雖說停止不動了,但並不是發生故障。為了避免升降艙與安裝在纜繩最頂端的保險杠發生碰撞,技術人員事先將攀爬距離設定成1100米。升降艙停止不動剛好表明一切如期進行。
實際上,過了一會,升降艙開始下降。與快速攀爬時不同,出於安全考慮,在下降過程中定時制動。下降到肉眼可以看到的高度后,則轉為手動遠程操作控制速度的模式。
不過,直到最后也不能掉以輕心。因為挑戰賽規定的升降成功條件中還包括,不得使升降艙碰到出發點的保險杠而受損,機身和纜繩也不能受損。
升降艙平安返回,奧澤隊的隊員們沉浸在喜悅中。 |
“成功了!”在升降艙沒有損壞保險杠、安全落地的一瞬間,一直屏息等待的奧澤隊隊員、大野會長及協會相關工作人員們歡呼雀躍起來。
明年考慮挑戰“2∼3千米”
9月中旬匯總的官方記錄顯示,奧澤隊的升降艙沿著纜繩攀爬到了1100米,平均速度在上升時為每秒6米,下降時為5.6米。在歐美的挑戰賽等中,也沒有超過這一成績的成功升降記錄,大野會長稱:“經協會認証,刷新了世界記錄。”
實際的太空電梯有很多要素與地面實驗不同,比如作為纜繩材料,需要使用碳材料碳納米管等。但在探索升降艙的結構、安全性及耐久性等太空電梯建設課題方面,達到最高高度可以說是非常重要的一步。
奧澤隊完成挑戰賽后,日本大學和明星大學等的團隊也相繼挑戰了較高高度的升降。雖然機身撞到了保險杠,有些受損,或者在上升時,滾軸空轉導致纜繩燒焦等,出現了很多故障,但從外行的角度來看,已經有很多升降艙可以做到1000米左右的升降了。記者親眼看到了刷新世界記錄的場面,隨處都能感受到參加成員的熱忱,雖然處於酷暑之中,但對能夠觀摩這場賽事感到十分滿足。
大學等團隊接連進行升降挑戰。 |
如今已成功升降1100米,接下來的目標高度是多少成為關注的焦點。如果高度增加,成本也會提高,但大野會長稱:“希望下次的高度達到今年的2∼3倍。”明年挑戰賽的動向也十分令人期待。(作者:田中深一郎,日經能源環境網 供稿)