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“明月几时有，把酒问青天”“问询吴刚何所有，吴刚捧出桂花酒”，这些美丽的诗句都是中国人对于月亮的美丽遐想。但要跨越地球与月球之间遥远距离，不能只靠幻想。从古代嫦娥奔月的神话到如今登陆月球的梦想成真，探索宇宙一直是人类孜孜不倦的追求。目前人们面临的最大难题，是现有航天飞机与运载火箭昂贵的造价和有限的运载力。
早在1895年，就有人提出“人造天梯”的梦想。现代人类也设想过，在地球与月球之间修建轨道，以方便运送物品，建立空间站，甚至在未来能够实现人类的大迁移。1996年，《科学美国人》（ American Scientist ）进一步探讨了“太空天梯”梦想中可能涉及的技术问题。提出要实现这个梦想，就必须找到制造天梯的材料（图3.1左）。人们生活中常见的电梯，是由钢索拉伸的。高楼或大桥都属于长距离钢索的使用案例。比如，美国著名的金门大桥上（图3.1中，右）有两根分别长约2331 m、直径为92.7 cm、重2.45万t的主缆钢索。每根主缆钢索又由27572根钢丝构成，钢丝总长度达到了128748 km。然而如果跨越更长的距离，自重就会将钢索拉断。
图3.1 《科学美国人》杂志的封面，图示了一个碳纳米管束的人造天梯（左）；金门大桥及其钢索（中，右）
科学家计算出，迄今为止，只有一种材料，能够跨越从地球到月球的距离（约38万km）而不被自身的重量拉断，那就是碳纳米管。如图3.2所示，碳纳米管的抗拉强度高达200GPa。其性能还可以用比强度来衡量（比强度是材料的抗拉强度与材料表观密度之比）。碳纳米管的比强度是最强碳纤维材料（航空领域）的43倍，是芳纶的58倍，钢铁的100倍。因此，碳纳米管是目前综合力学性能最为优异的材料。基于上述材料比选，科学家们认为，将超强、超轻的碳纳米管，整齐排列，做成轨道，是目前制造太空天梯的最佳选择。
图3.2 不同材料的力学强度 [3]
当然，目前“人造天梯”只是一种科学幻想。然而这种神奇又极端的材料性能，却引起了大家的重点关注。事实上，自从这个幻想被提出来之后，碳纳米管的其他优异性能也被不断研究开发出来，掀起了巨大的科研热潮。