一个艺术家的想法，太空电梯

自20世纪50年代人类开始将卫星送入轨道以来，我们依靠强大的大型火箭逃离地球的引力并进入太空。但是大型火箭有一个重大的缺点，因为它们使太空发射成本高昂。例如：根据美国宇航局监察长办公室（OIG）2017年的一份报告，美国宇航局的太空发射系统重型火箭计划于2019年12月首次飞行，每次发射估计耗资10亿美元。几十年来，有远见的人一直在寻找进入太空的方法，而不是依靠 - 至少不是主要 - 依靠火箭的力量。

空对轨发射

一种这样的替代方法，即空对轨发射，似乎即将成为现实。Stratolaunch是私人太空发射公司，由微软联合创始人保罗·艾伦于2011年创办，它有一项雄心勃勃的计划，飞行世界上最大的飞机，翼展385英尺（117米），高度35,000英尺（10,668米） ）。在那里，它将作为小型火箭动力车辆的高空发射平台。一旦释放，这些车辆将不必克服由低层大气厚度引起的阻力，就像地面发射的火箭一样，它们将能够进入轨道而不必燃烧那么多的燃料。2018年8月，该公司宣布其阵容四种不同类型的运载火箭。一辆仍在设计研究阶段的车辆，一个可重复使用的太空飞机，可以运输货物或人员。Stratolaunch计划在2020年开始提供定期服务.Stratolaunch首席执行官让·弗洛伊德在一份媒体报道称，该公司的使命是“更方便，更经济，更常规”地进入太空，并且最终将安排卫星发射。轻松预订航班航班。与此同时，另一个空中轨道装备Virgin Orbit计划使用经过改进的波音747-400作为其LauncherOne火箭的平台，该火箭将推动卫星进入轨道。

高架发射管

其他几个甚至更具异国情调的概念仍然存在于绘图板上。詹姆斯·R·鲍威尔（James R. Powell）是20世纪60年代中期的超导磁悬浮列车推进系统和工程同事乔治·梅斯（George Maise）的共同发明人，他多年来一直主张将该技术用于发射航天器。

Startram项目取代了发射台将使用一个巨大的高架发射管。“想想真空隧道中的磁悬浮（磁悬浮）列车，”鲍威尔通过电子邮件解释道。“没有空气阻力减慢车辆速度，并且不需要携带大量的机载推进剂（如火箭的情况），相对容易达到每小时18,000英里（每小时2,900公里）的轨道速度或当车辆高空离开隧道时（例如，在高山的顶峰），车辆行驶速度太快，以至于它基本上滑行到轨道高度，在那里使用小型火箭将轨道环绕我们还设计了几种机制，以便在车辆离开隧道时保持隧道内的真空完好无损，从而可以快速重复使用隧道来发射下一辆车。鲍威尔于1992年开始考虑使用超导磁悬浮发射航天器，这是1992年NASA同事的建议。最初，他和Maise开发了一个适用于载人太空发射的1000亿美元系统的概念，其中一个管子将悬浮在大规模超导电缆。（这是他们在2001年为该系统授予的专利。）他们还设计了一个缩小的，仅限货物的管道系统，可以延伸62英里（100公里），并在斜坡上爬至少13,123英尺（4,000米）一座高山。他们估计，仅限货物的系统可以建造200亿美元，低于开发美国宇航局新型重型发射火箭的成本。

但是，一旦建成，Startram每年可以向太空输送10万吨（90,718公吨）货物，这是目前火箭发射的数倍，并且设备进入低地球轨道的成本约为每磅50美元（0.45公斤），鲍威尔说。根据彭博2018年的一篇文章，这将是太空货物目前每磅成千上万美元的一小部分。

“最大的技术挑战是发射管的出口窗口，”鲍威尔解释说。“管子必须保持真空，所以当车辆在发射过程中离开发射管时，我们必须防止空气从大气中涌入。” Startram将通过使用蒸汽喷射器来降低空气，以降低出口外的气压并采用磁流体动力学窗口，该窗口将使用强磁场连续地移走空气。

太空升降机

多年来一直存在的另一个想法是建造太空电梯。这2000条 NASA的网站上介绍了如何靠近地球赤道高大基铁塔将通过电缆连接到在地球同步轨道上的卫星，海拔22236英里（35786公里）以上，这将作为一个平衡。四到六个电梯轨道将向塔架和电缆结构延伸，前往各个层面的平台。电磁动力车辆将在轨道上升起，在大约五个小时内进入轨道空间 - 同时沿途提供令人惊叹的景色。

这个概念可以追溯到1895年，当时俄罗斯科学家康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基（Konstantin Tsiolkovsky）建议建造一座“天体城堡”，它将与巴黎的埃菲尔铁塔相似。美国国家航空航天局的一位研究人员撰写了2005年的论文，内容是关于需要开发哪些技术来构建它。

从那时起，太空电梯的追随者们继续吹捧这个概念，正如2015年IEEE Spectrum的文章详细介绍，他们组建了一个组织，即国际空间电梯联盟，该组织召开会议并发布技术报告。然而，2016年中国研究人员发表了一篇论文，详细描述了他们的研究结果，即空间电梯支持者寄予希望的材料，碳纳米管容易受到可能显着降低其强度的缺陷的影响，因此太空电梯的可行性受到了冲击。。

多年来出现的其他想法包括发送有效载荷绕螺旋钢轨旋转，然后将它们投入低地球轨道，并使用飞艇作为发射平台。