《流浪2》太空电梯原理，中学生都能计算？科学顾问独家解读

《流浪地球2》制作团队将“太空电梯”在电影中“造”了出来。

乘电梯进太空这个想法并不新奇。它的概念最早被现代宇宙航行学的奠基人苏联科学家康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基提出，他认为未来人类会建造一座直达太空的高塔，人们可以乘坐电梯往返太空和地球。科幻作家阿瑟·克拉克在1978年出版的《天堂之泉》中曾描写过，人们可乘电梯去太空观光并运送货物。俄罗斯、美国等国家都曾有过建造“太空电梯”的想法。

《流浪地球2》科学顾问、中国科学院力学研究所研究员韩桂来在接受南方日报、南方+独家采访时表示，“太空电梯”是一种近于幻想的设定，而且是非常大胆的幻想。

“太空电梯”就像地球的一条长辫子

在《流浪地球2》中，“太空电梯”长达9万公里，是“人类历史上最高的建筑物”。为了让其更加具备合理性，剧组与科学顾问也进行了细致的沟通，最终采用电磁、弹射、电磁三层结构完成电梯的上升过程。

电影制作组介绍，在电梯本身的科幻概念设计上，作为一个往返于地球和空间站之间的巨构，太空电梯的前半段和常规火箭一样通过发动机推进，在一定高度后转为磁力牵引。返回地球时，电梯舱则会在太空中注水瞬间结冰，形成冰盾，避免舱室与大气直接摩擦，节省返回成本。

韩桂来表示，从宏观方面看，“太空电梯”就是一个受力的问题，需要三个方面的参与——地球、顶端配重和缆绳。可以把它看作是地球的一条长辫子，地球自转，缆绳和顶端配重同步运行，缆绳相当于拴住了地球和配重，并和万有引力共同为配重提供向心力，使得彼此不能脱离。

“中学生就可以进行简单计算，确定运行状态，所以力学原理很简单。”韩桂来说。

那为什么到目前为止，除了电影和小说中，人类都没有成功建造“太空电梯”？

“从细节方面看，配重怎么发射到太空中去，缆绳怎么能具有那么高的强度，目前还没有任何技术可以支撑这些场景的实现，所以说是大胆的幻想。”韩桂来说。

《流浪地球2》中的太空电梯有哪些现实依据？

在片中，开场不久，刘培强（吴京 饰）和韩朵朵（王智 饰）一行乘坐“太空电梯”前往空间站，速度之快，让大块头的宇航员都承受不住，堪比“宇宙级高速公路”。按照电影的设定，乘坐“太空电梯”会承受9G的重力，乘坐人员必须穿上抗荷服，乘坐时可能会发生呕吐、昏睡的情况。

电影官方在揭秘创作思路时表示，太空电梯在概念设计上采用了大量现实存在的元素，这能够在细节上带给观众更多的真实感，给人以一种“它在现实中真的能造出来”的感觉。

韩桂来认为，电影中，像太空电梯运行时的超重和失重、队员的抗压服等，有不少元素具有现实世界的影子。但影片当中的很多设想、场景其实是来源于创作团队的想象，科学顾问给予了很多理论相对宏观或者情节相对合理的启发、引导和修正，尤其是很多让观众感觉到逼真、紧张的镜头。

片中的太空电梯采用分段式动力推进，从发动机喷射到磁力抓取和空间站对接。“这些都是已经实现和应用的技术，在这里组合应用，也充分体现了创作团队的想象力。在影片中，有很多关于太空电梯的情节和镜头，折断分段式的动力推进，让我也感觉到情节很丰满、很逼真，似乎太空电梯真的就实现了，这就达到了影片需要的效果。”韩桂来说。

人类有可能造出太空电梯吗？

截至目前，“太空电梯”始终都停留在人们的想象中。

现在没有材料可以造出强度足够的缆绳。“据我所知，目前还没有任何一种材料能够满足太空电梯的要求。”韩桂来说。

将太空电梯推向可能，中国做了一些尝试。

清华大学在超强碳纳米管纤维领域取得重大突破，在世界上首次报道了接近单根碳纳米管理论强度的超长碳纳米管管束，其拉伸强度超越了目前发现的所有其他纤维材料。

这种新材质只需1立方公分纳米碳管制造的超强纤维，就能承受160头大象的重量（或者超过800吨的重量），而这小小的一块纤维，仅仅只有1.6克重。

国内有科学家认为，目前看来，碳纳米管纤维是制造太空电梯缆绳最有希望的候选材料，但需要进行更多计算和模拟来评估其性能。

据韩桂来介绍，《流浪地球2》科学顾问、中国科学院物理研究所研究员梁文杰在新材料方面做了不少尝试，也许有一些潜在的可能。

除了技术，想象力也很重要。

在建造“太空电梯”这件事上，人类的想象可以再大胆一点。“既然配重无法发射上天，是否可以想象一下：某个小行星可能撞向地球，通过改变其运行轨迹，在其掠过地球附近时，人类用缆绳拴住它，从而建成了太空电梯。”韩桂来说。

“其实也可能有很多尝试，只是目前大家还不知道，将来可能在太空电梯或者类似的场景中应用。”韩桂来说，“毕竟我们现在对于世界的很多认知，可能在未来看起来是肤浅的、不足的，所以想象力是推动人类前进和发展的重要一环。”

【记者】段江含 刘长欣

【作者】 刘长欣；段江含

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