同步轨道(Geostationary Orbit, GEO)中世界之环(ring around the world)的概念——它们透过赤道上的塔和地球相连——虽然完全可以看作是奇想,然而却有坚固的科学理论基础。
这显然是圣彼得堡的工程师阿苏塔诺夫(Yuri Artsutanov)所发明的太空电梯(Space Elavator)的扩大版。
我在1982年曾和这位工程师有过一次愉快的会面,当时的圣彼得堡还叫做列宁格勒。
阿苏塔诺夫指出,在地球和徘徊于赤道上特定区域的卫星之间搭起一条缆线,在理论上是可行的。
今日大部分的通讯卫星在GEO上,即是徘徊在地球上的特定区域。
有了这样的开始,太空电梯(或以阿苏塔诺夫生动的语汇来说:宇宙脐带)是可望建造起来的,而载运上GEO的系统可完全由电力驱动。
只有在旅程的其他时段才使用火箭推进器。
为了避免火箭技术所造成的危险、噪音,以及环境危害,太空电梯惊人地减少了所有太空任务的成本。
电力很便宜,载一个人上去轨道只需花费100美元,而在轨道上绕一圈则需花费10美元,因为大部分的能源在下降的旅途中将恢复。
(当然,付较高的票价才能享受到好的餐饮及观赏电影。
即使如此,1000美元就能来回于GEO,你相信吗?)这理论是无懈可击的,但是有哪种材料,可以有效地承受距离赤道3.6万公里高的悬挂拉力,并有足够的强度能运送承载上去?当阿苏塔诺夫写他的论文时,只有一种物质符合这些可说是相当严格的规格:结晶碳(crystalline carbon),即人们所知的钻石。
不幸的是,在市面上无法购得所需的百万吨钻石,虽然在《2061:太空漫游》我已说明了木星核心存在大量的钻石之原因;而在《天堂之泉》(The Fountains of Paradise)我提出更可取得的来源:在轨道上的工厂,那里钻石可以在无重力的状态生成。
1992年8月,亚特兰提斯号航天飞机试图迈出太空电梯的一小步,当时做了一项实验,沿着一条长21公里的系链释放、并取回载重。
可惜,投资下去的这项工程却在几百米处就卡住了。
当亚特兰提斯号航天飞机在轨道记者会提出《天堂之泉》,以及这次的任务专家霍夫曼(Jeffrey Hoffman)在回到地球时送我一本他签了名的书时,我感到十分高兴。
1996年2月,第二次的系链实验则稍稍进步了些:载重真的跑完全程,但在取回时缆线断了,因为绝缘体做得不好而导致漏电。
(这或许是个幸运的意外:我不禁想起与富兰克林同时代的人,他们试图重复他著名但危险的实验——在大雷雨中进行风筝实验——而致命的事。
)除了可能会发生的危险外,从航天飞机发射出、扣在系链上的负载,看上去就像用假蝇钓鱼:看起来容易,其实并不然。
但最终最后的大跃进将会完成——一路直达赤道。
同时,碳的第三种形式,碳60的巴克球(Buckminsterfullerene, C60,由60个碳原子构成足球形状的结构),使得太空电梯的概念更为可行。
1990年,一群休斯敦莱斯大学(Rice University)的化学家制造出管状的碳60,其张力比钻石大许多。
这群化学家的领导斯莫利博士(Dr. Smalley)甚至进一步宣称这是至今最强韧的材料,并且补充道,借着它太空电梯就可能建造完成。
(最新的消息:我很高兴知道史斯莫博士因这项研发而获得1996年诺贝尔化学奖。
)现在,有一个令人吃惊的巧合——它怪异得令我困惑:谁在负责这件事。
巴克明斯特.富勒(Buckminister Fuller)于1983年逝世,因此生前并未见到巴克球(backyballs)和巴克管(backytubes)这些使他身后极富盛名的发现。
在他许多最后的旅程当中,有一次我有幸在斯里兰卡开飞机载他及其妻子安(Anne),并带他们去看看《天堂之泉》所提到的特定地点。
不久过后,我用12英寸的(还记得这种规格吗?)LP录音机(Caedmon TC 1606)录下小说,而巴克则友善地在唱片封套写下说明。
这些事以一件令人讶异的启示告终,它激发了我对星城(Star City)的思考:1951年,我设计了一个可自由活动且结构简洁的环状桥,在赤道上空并围绕着它而组装起来。
在这光环桥内的地球依旧自转,而这圆形桥则以自身的速率旋转着。
我预见地球上的交通工具垂直地上升移至桥中,旋转着,并下降到所欲抵达的地球位置。
我坚信,如果人类决定投入此项投资(依据对此而产生的评估,认为这不是一项资金甚巨的投资),星城是可以被建设起来的。
除了产生新的生活型态,以及让来自低地心引力的世界,如火星或月球的参观者更适应我们的星球外,所有的火箭研究都不需在地表进行了,而是让它们回到所属的太空。
(虽然我希望每年在肯尼迪角太空中心应景地重演火箭升空,以唤起人们对火箭第一次升空的兴奋感。
)几乎可以肯定的是,大部分的城市将是腾空架起的,只有非常小的一部分城市作为科技目的使用。
毕竟,每座塔相当于千万楼层高的摩天大楼,而围绕着同共步轨道的环,则介于地球和月球之间,但较靠近月球。
若这个环形成完整的一圈,数倍的人口可以居住在这个空间中。
(这引起一些有趣的逻辑问题,我乐意把它们作为学生作业。
)关于豆茎(Beanstlk)概念的卓越历史,以及其他更先进的概念,如反地心引力和空间扭曲,请参考罗伯特·伏特(Robert L. Forward)所著《科学魔术》(Indistinguishable from Magic)。