據(jù)國外媒體報道，長期以來，太空電梯是脫離現(xiàn)實(shí)生活，出現(xiàn)在科幻小說中的主題內(nèi)容之一，同時，這也是美國宇航局和其他機(jī)構(gòu)進(jìn)行可行性研究的課題。目前工程師達(dá)到的共識是，太空電梯是一個非常好的構(gòu)想，但是建造過程中涉及到承受巨大的應(yīng)力和壓力，現(xiàn)有材料無法符合其要求。

　　然而，美國約翰·霍普金斯大學(xué)的一位數(shù)學(xué)家和一位機(jī)械工程師提出，只要電梯制造商采用更多的生物學(xué)技術(shù)，調(diào)整風(fēng)險評估，并建造一些自動維修機(jī)器人，不久將來建造一部太空電梯是完全可能的。

　　在一篇研究報告中，作者丹·普佩斯庫（Dan Popescu）和肖恩·孫（Sean Sun）模擬了太空電梯設(shè)計，他們是基于生物結(jié)構(gòu)（例如：韌帶和肌腱）發(fā)現(xiàn)最大應(yīng)力與最大拉伸強(qiáng)度的比率計算得出的。這比工程中使用的應(yīng)力-強(qiáng)度比率高許多，該材料吸收作用力的能力至少是破壞作用力的兩倍。

　　研究人員指出，像這樣的應(yīng)力-強(qiáng)度比率對于正常的土木工程項目而言是可以接受的，但對于大型建筑來講，這個比例太過嚴(yán)格，無法控制失效概率。值得注意的是，太空電梯非常大，可能是人類建造的最大建筑結(jié)構(gòu)。

　　建造太空電梯能讓人類和太空物資運(yùn)送至地球大氣層之外，在一些太空電梯設(shè)計中，并未提及必須使用火箭。最早的太空電梯構(gòu)想是1895年俄羅斯科學(xué)家康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基（Konstantin Tsiolkovsky）提出的。

　　從1895年開始，科學(xué)家們便開始不斷地提煉更新太空電梯設(shè)計，但是電梯的基本設(shè)計并未出現(xiàn)變化。太空電梯包含一根固體在地球上的纜繩，通常電梯向上延伸至地球靜止軌道——距離地面大約35786公里。

　　在纜繩的頂部末端是一個平衡物，重力和向外方向的離心力使纜繩處于緊繃狀態(tài)，沿著纜繩放置一個貨艙，可沿著纜繩上下移動。這個太空電梯存在的主要問題是——對超長纜繩施加壓力如此大，以至于當(dāng)前沒有任何事物足以承受它。

　　在過去幾十年里，已有一些大型設(shè)計比賽和提議方案用于解決這個問題，但迄今為止，沒有一個方案是成功的。最近提出的解決方案是2014年谷歌公司開展的“Google X”項目，但當(dāng)時沒有人能夠制造超過1米長的超強(qiáng)度碳納米管纜繩，太空電梯建造的方案被擱置了。

　　據(jù)了解，碳納米管是太空電梯工程師的巨大希望，但是這種希望可能會破滅。2006年一項研究模型預(yù)測稱，在大約10萬米長的納米管纜繩中必然存在一定的缺陷，從而使纜繩整體強(qiáng)度降低70%。

　　普佩斯庫在研究報告中提出了一種不同的解決方法，雖然碳納米管從理論上是太空電梯纜繩的最佳選擇，但是當(dāng)前技術(shù)無法制造超過幾厘米長度的碳納米管，因此用碳納米管制造太空電梯是不太可能的。然而，他提出采用一些復(fù)合材料——碳納米管與其它材料結(jié)合在一起，雖然強(qiáng)度比純碳納米管弱一些，但是我們正在采用自行修復(fù)機(jī)制增強(qiáng)材料強(qiáng)度，確保超級建筑的穩(wěn)定性。

　　這種自修復(fù)機(jī)制是至關(guān)重要的，研究人員提出一種纜繩設(shè)計，將它的方向一分為二，向上，進(jìn)入一系列“堆棧段（stacked segments）”；側(cè)向，進(jìn)入一系列“平行纜繩細(xì)絲（parallel filaments）”。當(dāng)任何纜繩細(xì)絲出現(xiàn)故障，事實(shí)上這種情況會經(jīng)常發(fā)生，其影響力僅限于其自身的堆棧段，負(fù)載重量立即分擔(dān)至平行纜繩，直到修理機(jī)器人到達(dá)進(jìn)行替換為止。

　　研究人員指出，擁有這種“自動修復(fù)機(jī)制（autonomous repair mechanism）”，太空電梯能夠在高應(yīng)力水平下確?？煽啃?，同時，也可采用強(qiáng)度稍低的材料制造，使實(shí)際可行性更加接近。

　　普佩斯庫指出，所有這些太空電梯模型的基礎(chǔ)是逐漸降低的應(yīng)力比，工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)與生物學(xué)原理相結(jié)合。他強(qiáng)調(diào)稱，人體跟腱和脊柱可以承受巨大應(yīng)力，非常接近于它們的抗拉強(qiáng)度，這要比工程師設(shè)計的鋼鐵所承受應(yīng)力強(qiáng)度更大。

　　其主要原因在于，至少在某種程度上，肌腱和脊椎擁有自我修復(fù)能力，這是鋼鐵材質(zhì)所缺少的。研究人員認(rèn)為，將肌腱和脊椎的生物學(xué)機(jī)制添加到太空電梯設(shè)計中，意味著我們無需等待未來派新型材料。

　　普佩斯庫說：“我們認(rèn)為像太空電梯這樣的超級大型建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，要充分考慮到組件可能出現(xiàn)故障，還需要一套自我修復(fù)機(jī)制用于替換受損組件。這樣才能保證太空電梯在高負(fù)載下運(yùn)行，而不會損壞其完整性。這意味著我們使用現(xiàn)有材料建造超級建筑結(jié)構(gòu)是可能實(shí)現(xiàn)的！”