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在過去的科幻小說中,曾經出現人類搭乘電梯上太空的情節,太空電梯在過去的時代似乎只是幻想出來的情節,但自從超高機械物性的奈米碳管出現後,太空電梯已進入實質研發階段,不再只是科幻小說的幻想了。
諾貝爾化學獎得主史莫利(R. E. Smalley)說:「如果將奈米碳管及銅纜編織成支架,它的強度可以支撐從地表拔地而起,位於22,000英哩高空上的太空平台」。 製造太空電梯最大的問題,是以目前現有的材料無法製造出太空電梯的纜線,因為太空電梯使用的纜線,估計要比現有鋼材的強度強上30倍以上才行。而近年來開發的奈米碳管,它的強度遠超過現有的鋼材達100倍,被認為是太空電梯材料的一大進步。 除了太空電梯,奈米衛星也是未來奈米科技的一項應用。太空科學界把10公斤以下的衛星稱為奈米衛星,奈米衛星的體積很小,生產和發射的費用很低,可以大量發射到太空中,並達到大型衛星的主要功能。 奈米科技除了用在太空外,也可做為用於軍事用途,比如美國科學家正在研究的「麻雀衛星」、「蚊子導彈」、「蒼蠅飛機」及「螞蟻士兵」都是奈米科技未來的應用。 |
太空電梯及奈米衛星可能成真嗎?
日本科學家飯島澄男(Sumio Iijima)在1991年時利用石墨電弧法製備巴克球時,在碳灰產物中,發現了同軸多層的奈米碳管。奈 米碳管是由石墨的一層碳原子捲曲而成,它具有完整的分子結構,且沒有縫隙與中空管體等特點。因此奈米碳管的硬度很高,且重量又很輕,經過計算,單壁奈米碳管的強度是鋼的一百倍,但密度僅有鋼的1/6。它的機械強度與重量特性足以製造太空電梯用的纜繩。除了強度,奈米碳管還具有優異的可彎曲性,因此就算是受到很大的外力,奈米碳管也不易產發生斷裂。因此,奈米碳管的開發被視為開發做太空電梯材料重要指標。
美國於1995年提出奈米衛星的觀念。奈米衛星的核心技術是微機電系統為主,預計採用微機電系統中的多重積體技術,將機械組件像電子電路一樣積體化,並且將感測器、執行器、微處理器及其它系統放在極小的空間內,形成機電一體化、具有特定功能的衛星零件或系統。奈米衛星的整體功能是由數個衛星共同完成的,因此一個衛星損壞並不會影響全部的功能,可避免承受系統損壞帶來的重大損失和風險,且在實驗室即可研發,一枚火箭即可載運幾百顆奈米衛星升空,成本比現有的衛星便宜許多,未來,不同用途的小衛星,將可以運用在科學實驗、環境監測、資源調查、災害預報、勘探等領域。