从实验室走到应用的路很漫长也很辛苦,但这正是科学的魅力所在

从科幻小说里走出的那架太空电梯,如今是否真的要变成现实?别着急,咱们把时间线往前推,先聊聊最早提出这个构想的人。早在1895年,就有人想到了“天梯”,只要坐在里面不用火箭就能上天。原理挺简单,就是在赤道地面拴根长绳,另一头连到地球同步轨道的空间站上,再加点配重。地球自转时离心力向上,重力往下压,绳子绷紧了,电梯就能顺着上下跑。 可这事儿说了一百多年,为啥还没成?最大的拦路虎就是找不到材料。那根缆绳要扛住巨大的重力和离心力,对强度要求极高。这种既轻又强的“超级材料”在哪?直到1991年科学家发现了碳纳米管,才给大家带来了希望。 这种管状材料由碳原子组成,虽然细得跟头发丝似的,力学性能却是最强的。单壁管的抗拉强度能超100吉帕,是钢铁的几百倍;密度还不到钢的四分之一。清华大学化工系的团队一直在琢磨怎么让它落地。 团队先解决了长度的问题。以前只能做出几十微米长的短管,强度也达不到理论值。2013年他们通过优化催化剂,做出了半米长的单根管子,这才为做大做强打下基础。接着他们又开始研究怎么把一根根管子拧成绳子。2018年清华大学的团队在《自然·纳米技术》上发了论文,用气流聚焦法搞出了厘米级长的管束,拉伸强度也到了80吉帕以上。 光是强还不行,得能反复折腾。2020年《科学》杂志上的实验证明,碳纳米管可以被连续拉伸上亿次都不断,就算去掉了力气还能保持超高强度。 虽然材料研究有了大进展,但离真正建起来还差得远。实验室里能做出半米到一米的管子,但实际需要几万公里那么长;太空里还有风雨雷电和宇宙射线的考验;除了缆绳,还得考虑电梯厢怎么动、基座怎么建这些大工程。 不过有了碳纳米管做后盾,这就有了坚实的基础。从实验室走到应用的路很漫长也很辛苦,但这正是科学的魅力所在。说不定在不远的将来,咱们就能乘着它去太空了。 (魏飞 清华大学化学工程系教授)(吴月 整理) 《人民日报》(2026年01月24日 第06版)