1978，克拉克创作出了包揽星云，雨果两大科幻文学奖项，而其中最闪亮的主角就是太空梯。“如果空间的物体能够保持与地面的相对静止，那么为什么不能从这个物体上方下一条缆索，用它把宇宙连结起来。”—阿瑟·C·克拉克，1978

太空梯通常指的是从地球表面延伸到对地同步轨道的位置，形象的说，就是打造一条永久的“缆绳”。利用“弹弓效应”，太空梯可以帮助完成在太空进行的建造项目，同时也可用于发射卫星和太空旅行。

根据太空梯的设想，美宇航局以及竞赛举办方——“飞向太空基金会”已经有了一个蓝图。他们所谓的太空梯，是将一个细长轻薄的带状提升系统拴在一个类似于船锚的平衡锤上，在地球轨道之外保持相对平衡。

这个太空梯位于地球的底座要能够提供20吨的拉力拽住平衡锤。沿着带状提升系统上升的电动提升台被称作攀升者，它的动力来自太阳能板或者地面激光转化的电能。太空梯从地球向地球轨道运输货物的同时，还应该具备将货物直接送到月球轨道或是地球轨道逃逸(离开地球轨道)的地方。另外在运输的过程中，还要考虑到太空垃圾碎片的威胁，这将通过控制平衡锤的位置移动太空梯躲避太空垃圾。

太空梯的基本重量大约是1500吨(包括平衡锤)，每天都可以将15吨的货物轻易运输到地球之外。带状提升系统长约10万公里，宽约1米，但要薄如一张纸，其制作材料应该是纳米碳管合成材料。

目前“飞向太空基金会”获得美国宇航局40万美元（约310万人民币）的赞助资金。基金会初步估计，未来数年可完成原型设计，太空梯的梯舱则需多花10年时间，预计15年后便可坐上“太空梯”达到太空。科学家还设想，将来地球表面2.2万英里外的太空，将建成太空酒店，让太空旅客轻轻松松一睹宇宙奇观。科学家预测，同样科技可让人类踏足月球，以至太阳系其他行星。

但与此同时，“太空梯”也存在不少技术问题需要解决，比如如何避免飞机撞上升降机缆索。有科学家表示，在地球近赤道位置兴建浮动基地，保持飞机航线逾400英里的距离。

美国一家私营公司向修建太空梯这一远大目标迈出了一小步：LiftPort集团已经成功地完成了机器爬升器试验。这是一个新颖的硬件，可以沿着一条系在高空气球上的长带子爬上爬下。

这次试验是在2005年9月20日秘密进行的。这次试验被认为是为将来利用太空梯在地球与太空之间运送货物所进行的先驱性试验。未来的太空梯是用一条超强的纳米碳管合成绳从地球一直向太空伸展10万公里。太空梯将被安装在太平洋赤道上的一个海面平台上，在太空中的另一端，合成绳系在一个很小的平衡锤上。机械升降机，也就是机器人升降车，将沿着这条合成绳升降，将卫星以及太阳能系统等送入太空，最终可以把人送入太空。

实验结果：一个叫“达摩克利斯之剑”的机器人升降机能爬305米。

这次试验使用了一个直径12英尺（4米）的气球，一个小组成员抓紧安全绳以防气球飞走，从气球上悬下来的绳子是用合成玻璃纤维制作，机器人升降机沿着绳子升降。试验那天，气球、合成绳和机器人这个“三合一”系统爬升了1000英尺，也就是305米。LiftPort集团公司总裁说“我们可以用氦气球升到一英里的高空，我们还要进行一个系统试验，随着我们对通信系统、射程传感器、全球定位系统卫星工具以及气温和摄像系统等进行试验，我们会达到我们想要的高度。”

虽然说在太空梯的建造过程中还有许多难题没解决，然而我们相信在不久的未来这一设想一定会成功。

太空梯——全球九个规模最大工程之一

简单地说，这项工程目的是把去往太空的人类征程带到新的高度——准确进入轨道。宇航员和货物将不再需要依靠笨重的航天飞机到达太空工作站，借助太空梯进入太空廉价又安全。虽然一些专家表示，太空梯至少在未来10年内无法实现，但大胆而热情的发明家们已经在探索如何将这一伟大抱负变成现实的方法了。与此同时，这项技术对那些希望扎根地球长久一点的人来说可能会产生一个额外的好处：高速无线互联网接入。

1978年，著名科幻作家阿瑟·克拉克出版了科幻巨著《天堂之泉》。他设想从位于地球静止轨道上的一颗卫星上向下伸展出一个梯子，直达地球赤道表面，人们即可像乘坐电梯一样到太空中去游览观光并运送货物。当时有人问克拉克需要多长时间才能实现这一梦想，他回答道：“在受大家嘲笑的50年后。”21年后的1999年，美国宇航局马歇尔中心的先进办公室即发表了《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—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。

爱德华兹是这样描述天梯的建造过程的：第一步，把一个携带天梯半成品的飞船或航天飞机发射到地球静止轨道上，使其和地球同步飞行；第二步，把这个半成品的天梯从飞船上放下来，落到赤道海面的一个平台上，这个平台类似一般的海上发射卫星的平台；第三步，把半成品的天梯锚定在平台上；第四步，用一个由激光提供能量的爬升器在这个半成品的天梯上上下移动，并把更多碳纳米合成纤维缆绳拧在天梯半成品上，进一步完成天梯。整个制造过程大约需要两年半的时间。另外，根据专家设想，天梯也可由电磁能驱动。建成后的这个天梯犹如一条上下垂直的高速公路，爬升器可沿着它把成吨重的物资或人，缓缓运送到离地面约3.6万公里高的地球静止轨道上，用时约需7.5天，回来也需要同样长的时间。

为了建造天梯，首先必须找到制造缆绳所需要的既异常坚硬轻巧又能抵抗任何腐蚀的材料。1991年，日本科学家发明了碳纳米管，这种材料虽比钢轻6倍，但韧度要比钢高出几百倍，问题是生产成本太高。2004年，英国剑桥大学科学家阿兰·温德尔领导的研究小组曾宣布，他们成功地用纳米碳管组成的纤维织成了“纳米绳”。因纳米碳管的直径是一根头发直径的1/5000，其刚度是钢材的10倍，其硬度是金刚石的两倍，故而由它们构成的“纳米绳”虽然很细，但刚度和硬度都很大。他们认为，由于这种绳子制造成本低廉还不污染环境，将来可用于建造太空天梯。

至于海面平台位置的选择要尽可能避开飞机航班和轮船航线，也不能位于飓风骇浪经常发生的地方。当然，天梯还要有抵御闪电和风云雨雪的冲击、穿越电离层时的伤害、流星奔袭、高层大气中硫酸的侵蚀以及来自太空垃圾的撞击的能力。

当航天器如飞船、卫星或航天飞机在地球静止轨道上以每秒3.07公里的速度运行时，其产生的离心力正好与离地球赤道约3.6万公里高度上的地球引力相等，两种力达到平衡状态，故而航天器不会掉下来。若从航天器如飞船上伸展缆绳到地球赤道海面上组成一个天梯，那么受力状态就发生了变化，最终情况也就不一样了。航天器围绕地球飞行而掉不下来的速度是随着距离地面的高度而变化的。轨道高度越低，地球引力就越大，所需要的飞行环绕速度也就越大，反之亦然。如果天梯上每一点线速度所产生的离心力都小于当地的地球引力的话，就无法与地球引力相平衡，最终整个天梯将会受到一个巨大的向下作用的合力。在此力的作用下，天梯将在绕地球旋转的同时逐渐降低高度，最后结果只能是连同飞船一块回落到地面上。

如何才能防止天梯掉下来呢？办法就是从地球静止轨道的飞船上再向上建造一个上天梯，使其产生的离心力合力能够平衡下天梯受到的地球引力的合力。上天梯的受力情况正好与下天梯相反。它上面每一点获得的线速度都大于当地需要的环绕速度，所产生的离心力都大于当地的离心力。沿着上天梯向上走，点的位置越高，线速度越大，产生的离心力随之增大，而地球引力却越来越小。这就使上天梯受到一个向上的合力。当这个向上的合力与下天梯受到的向下的合力相等时，整个天梯就能悬在太空以与地球自转相同的速度旋转而掉不下来。根据罗姆·皮尔森的精确计算，当上天梯的高度为10.8万公里时，向上的合力就与35786公里长的下天梯受到的向下的合力相平衡了，这样总高度为14.3786万公里的整个天梯就不会坠地了。由于上天梯受向上的拉力，下天梯受向下的拉力，整个天梯就像两头受拉的缆绳一样，被绷得紧紧的，不会弯曲，即使受到某种扰动发生弯曲，也能自动恢复到直线状态。同时，受地球重力梯度的作用，天梯能始终保持垂直地面的方向。有鉴于此，建造太空天梯时，上、下天梯必须同步进行，以便使其任何时候所受到的向上和向下的两个力都能保持平衡。唯有如此，才能逐步完成这项人类历史上空前的宏伟工程。

目前，建造太空天梯遇到的最大困难是资金不足。在各界人士的帮助下，2002年，爱德华兹博士在西雅图开办了高梯系统公司，已筹集到了几千万美元的资金，美国宇航局和国会也已分别拨款50万和250万美元以示赞助和支持。这使有关天梯建设的研究工作得以逐步开展。至于何时开始建造太空天梯，将由资金筹集情况和美宇航局的决心而定，人们只能拭目以待。不言而喻，太空天梯一旦建成，就可昼夜不停地开展运输工作，把旅游者和货物送入太空，并大大降低运送费用。目前火箭发射或航天飞机运送每公斤有效载荷约需2万美元，而太空天梯运送每公斤物品仅需10美元，从而能够推动空间技术实现跨越式发展。