“通天塔的概念像圣经一样贵老，知道现在仍是人类野心与狂妄的标志。那么，人类到底能不能修剪出直通天空的高塔呢？”

“康斯坦丁齐奥尔科夫斯基可能是第一个探讨此类建筑物理特性的人，他的基本思路是：如果你能兴建一座足够高的建筑，那么就可以到达一个特定的高度。在这里由于行星自转产生的离心力的大小，正好能够抵消行星的全部引力。在这一高度被放开的物体将不会向地面坠落，而是停留在地表上空的同步轨道中。”

“这就是通天塔，也就是宇宙电梯的来源。听起来的确有点疯狂，不过这个计划有很多吸引人的地方。”

“想象我们有一颗行星同步轨道上的卫星，现在把它纵向拉长，同时非常注意上下两端的平衡，以至于它的质量中心始终保持在行星同步轨道上。如果我们一直都非常小心，或许就能吧其中一端延伸到地面上。我们在吧地面端固定，让另一端远远的深入太空。基本上，这个就是太空电梯的雏形。”

“虽然太空电梯一直是个相当热门的主题，也有相当多的影视作品在描述这样的情景。但是他们仅仅是一种祈愿而已。一言以蔽之，太空电梯存在的最主要原因就是能源。理论上讲，利用太空电梯运送人员或者卫星前往同步轨道的成本，要远低于发射火箭的方式。”

“事实上，由火箭方程可以看出，很多能源都是被浪费在携带燃料的需求上了。而有了太空电梯，这类需求可以完全消失。”

“理论上，你可以用任意慢的速度离开行星，因为他的自转就可以完全消失。理论上，你可以用任意慢的速度离开行星，因为它的自转就可以为你提供克服引力的力量。事实上，如果电梯从地表向上延伸的长度有公里，那么从顶端释放的卫星就能完全摆脱行星引力的影响。后面我们会推算太空电梯运送物资需要的能量值，与火箭相比，数额要小的多。”

“房屋、敲了和其他建筑，大致可以分为两种类型：一类是通过压力支撑，也就是被耸立起来的另一类则是部分或者主要利用拉力，也就是被吊起来的。”

“如何建造一座建筑，取决于建筑材料的耐压和抗延展性能：有些材料非常耐压，但张力耐受性能差另有些材料非常适合承受张力，但抗压性能不堪一用。”

“欧洲的城堡、埃及和中美洲地区的金字塔，都是完全依靠材料耐压性能的绝佳建筑案例。通常的建筑，都会同时受到压力和拉伸力的影响。”

“尽管在摩天大楼和斜拉索桥的建设过程中，很多时候都要考虑张力的因素，但是说到底，他们还都需要地面来停过支撑，也就是依然需要考虑压力因素。”

“任何接触地面的建筑，都需要至少一部分耐压支撑结构。但太空电梯却是一个例外。基本上，他就是一条很长的缆线或者绳索。因为悬空的绳索没有任何有材料挤压产生的支持力，只能完全依靠拉力来支撑。不过，它具体的支撑力方式还有些复杂之处。”

“想象太空电梯中位于同步轨道之下的一段，比如地表以上200公里，与航天飞机同样的高度。正如前面所述，轨道越低，卫星停留在轨道所需的速度越快。航天飞机只要90分钟就能环绕行星一周。但天空电梯的这个组成部分，飞行的速度却远远低于这个高度对应的轨道速度。如果对于它不施加任何外力，它就会坠落到星球表面。制止它掉落的力量，来自太空电梯上紧接着的上面一截。根据牛顿第三运动定律，比如有一个向下的力，将上面一截电梯向下拉。与此类似，电梯处在行星同步轨道以上部分的运动速度，高于相应高度对应的轨道速度，因而倾向于离开行星飞走，要靠下面部分向下的拉力才能留在原处。”

“综上所述，行星同步轨道以下的部分将天体向下拉，而同步轨道以上的部分则把它想上车，这就带来了内部张力。”

“太空电梯中的张力非常巨大。在这里，我们可以来一次草算，看看我们的建筑结构强度必须达到何种水平。”

“电梯承受的力，就是它的有效重力，可以用以下算式得出。”