想上天么?乘电梯去

中国科普作家协会举办的全国中学生科普科幻作文大赛,为中学生展现自己的想象力、创新精神和写作能力提供了平台,为热爱科普科幻创作的中学生提供了学习交流的机会,可以积极组织学生参赛。我们组织年级学生参与2020-2021第七届大赛,有60多人次在全国预赛和总决赛中获得一、二、三等奖,我校荣获组委会授牌“优秀生源基地”。

引导学生创作科普科幻作品很有意义。

科普作品就是宣传普及科学知识的文章,要通俗易懂,深入浅出,能引起普通读者兴趣。科普作品要考虑读者,儿童科普、中学生科普、成人科普自然有差别。科普作品有不同风格,传记型科普、故事性科普、探索型科普、纪实型科普、历史型科普、百科型科普等等。科普作品允许想象、虚构,但要让读者不会将想象、虚构的内容与科学现实混淆。

科学幻想小说具有“科学”“幻想”“小说”三个因素,即它描述的是幻想,而不是现实;这幻想是科学的,是在目前科学条件的基础上所做的合理的推断与假设,在科学原理上站得住脚,在未来有成为现实的可能;它通过小说来表现,具有小说的特点:有典型环境的描写,有栩栩如生的人物形象,有曲折生动的故事情节和完整的结构。

科学幻想具有重要意义,正如段永朝在《是什么妨碍了“科幻”和“创新”》中所说:“科学技术的发展,有赖于人们的创新能力;创新能力有赖于人们的科学幻想能力。”

请欣赏闵瑞同学在全国中学生科普科幻作文大赛中获得一等奖的作品。

(插图来自网络)

太空电梯

飞天一直是人类的梦想,从古到今,人们都幻想着天宫、天堂。

中国的天宫,是一个放大的皇宫,里边住着玉皇大帝等许多神仙。天上也有其他的东西,天河、月宫、牛郎织女。

而圣经中的天堂,则异常奢华——墙是碧玉造的;城是精金的,如同明净的玻璃。城墙的根基是用各样宝石修饰的。但是很早之前就有一个美妙的想法根植于人们的脑海当中,那便是如同鹊桥一样的——太空电梯。

太空电梯是人类构想的一种通往太空的设备。与普通电梯类似,不同的是,它的作用并不是让乘客往返于楼层之间,而是将他们送入距地球约3.6万公里的一座空间站。太空电梯的主体是一个永久性连接太空站和地球表面的缆绳,可以用来将人和货物从地面运送到太空站。太空电梯还能用做一个发射系统,因为太空电梯必然被地球带动旋转,而越高的地方速度越快,所以将飞船从地面运送到大气层外足够高的地方,只要一点加速度就可以起航了。或者用太空电梯把零部件带上太空站,在那里组装。

1970年,美国科学家罗姆·皮尔森进一步完善了太空天梯的设想。1999年,美国宇航局马歇尔中心的先进办公室发表了《天梯:太空的先进基础设施》一文,标志着天梯将从幻想走向现实。2004年6月30日,在华盛顿召开的第三届国际天梯会议上,专家们对天梯这一宏伟构想进行了探讨。时隔仅仅9个月,2005年3月23日,美国宇航局正式宣布太空天梯已成为世纪挑战的首选项目。以研究天梯而著称的西弗吉尼亚州费尔蒙特科学研究所的布拉德·爱德华兹博士在论文中写道:“天梯可以使人类历史实现跳跃性的发展。”他认为自己构想中的初版天梯可能在2019年问世,其成本大约为70亿~100亿美元,与人类其他大型太空工程相比,这项费用并不算太大。

并且在三体中,太空电梯是人类走出地球进入太空最重要的一步。因为火箭的研发周期长,运载能力低,最重要的是更消耗资源,也就是更贵。所以很多科幻小说中都有提到太空电梯,太空电梯可以让人类更容易进入太空,才可以更简单的对太空开发。太空电梯在地球的起点必然是在赤道上,因为太空电梯是利用地球同步轨道上的卫星的运动和地球的自转速度相同,所以从地球上看起来,同步卫星是静止在太空中的,这种相对静止的关系是太空电梯的一个重点。而这种同步轨道必然是在赤道正上方,首先因为卫星的围绕中心点都是地心,包括椭圆围绕的卫星,那也是以地心为一个椭圆圆心(椭圆有两个圆心)运转的,而地球有自转方向,想要相对静止,就必须在赤道上建立太空电梯的基地。同步轨道这种相对静止性也是太空电梯理论的来源。

大致的原理已经了解,主要的难点有哪些?电梯最重要的就是缆绳,所以高强度的缆绳是太空电梯的一个关键。金属的缆绳是不显示的,不仅是因为强度不够,很重要的是金属本身的重量就足够压垮自己,不能像建楼一样建到同步轨道。所以需要一种比较轻而且高强度的材料,目前比较理想的是纳米碳管,它是被认为是未来的超级纤维,但是目前无法量产。它是非常理想的材料,可光靠缆绳是不够的,需要其它的配套设施。很多人会说缆绳是会晃动的,事实上混凝土的大楼也会晃动,没有绝对的刚体(刚体指不会产生形变的理想物体)。

所以需要在同步轨道上建立合适配重,利用地球自转,让缆绳绷直,并且可以缓解缆绳自身重量对自己的压力。除这些外还需要很多防护措施,比如防止太空垃圾的撞击,以及太阳风的袭击,这些都是难点。

太空电梯不一定是最先进的进入太空的方式,但是人类必然会经过这一步,就像婴儿爬出自己的婴儿床,成人看起来很滑稽,但是对孩子来说,是非常大的进步。

(指导教师  夏伟)

人类生活由地球向太空发展,怎样便捷而经济地通往太空是一个很关键的问题,于是有了“太空电梯”的设想。文章通俗易懂,让普通读者也能了解“太空电梯”。

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