天梯，或稱為「太空梯」(Space Elevator)，顧名思義是通到天上、或太空的梯子。這樣的梯子大概通不到天堂，但即使通到太空，也是黑茫茫空無一物，到底有什麼用？對我們這些「凡人」大概沒什麼用處，但拓展太空的人想它已經幾十年了。如果有一條直達太空的路，可以把器材直接運到太空基地，那就不再需要太空梭、太空船往返地球運送了，從地球起飛既費事又花錢、效率更是有限，又有相當的危險。坐上電動的天梯，一按鈕就到了太空站，那該有多好？好固然好，只是這個天梯高了一些，約十萬公里。

   人爬的梯子，像是消防隊的雲梯，最高也不過幾十公尺，大樓的電梯，也還沒聽說有一公里高的。十萬公里高，光是立一根柱子，本身的重量就把自己壓垮，更不必說空中的強風氣流了。所以天梯的「軌道」不用一般的鋼筋水泥，而是輕薄柔軟的「布條」，當然不是布製的，是由耐米碳管 (Carbon Nanotube) 製成，其硬度勝於鋼鐵許多倍。這條碳管布的一地面端，固定在海裡一個類似油井的平台上，太空端則固定在一個太空站上，因為高度剛好在地球引力之外，太空站可以飄浮不會下墜，同時也藉著碳管布條的拉力，與地球同步旋轉。這好像一個人拿著一根繩子，繩子末段綁著一個球，然後在原地旋轉，轉到一定的速度之後，繩子就會甩開，末端的球也跟著人同步旋轉。

   有了天梯的軌道，還要能在軌道上能上下的「車」，來載人、運貨。碳管製成的軌道雖然堅固，但異常輕薄，僅能作梯車上下的導引、不能作支持依靠，所以梯車要完全靠自己的力量上下。不論天梯的這輛車長的什麼樣，要自己爬高十萬公里，動能的來源是一大問題。自己攜帶燃料，燃油、電池、液化氫氧、核能，要多少燃料才能爬高十萬公里，要多大的車才能容得下動力設備與燃料，一經計算都不樂觀。自己不帶燃料，拉一根十萬公里的電線，更不實際。太陽能也許可用，但要到一定的高度才有強烈的陽光，不過光電作用，是目前日為最可行的辦法。用一束強大的雷射光，從地面平台打到梯車的底部，然後靠車上設備，把光能轉為電能，帶動梯車爬升。

   聽起來天梯似在夢想，事實卻不然，全球有許多人研究，而且有國際會議，今年是第三屆。讀者如果觀賞這一段兩分鐘的 影片，也許會有較清晰的概念。

   下面的四張圖片，從左到右依次為天梯的地面平台（紅色光束為雷射動力）、天提末端的太空站把軌道固定、梯車的結構示意圖、梯車在軌道上行走。當然這些圖片都是藝術家筆下畫出來的，但仍不失其技術概念。每圖都能點選放大。

   從以上的資料看來，天梯似乎停留在紙上談兵，可是美國太空總署 NASA 已經開始行動，就在上週在舊金山灣區 AMES 研究中心，舉辦了第一屆天梯比賽，把軌道的製作與梯車的爬高分開評分，各組的前三名分別可獲得五萬、兩萬、一萬美元獎金。獎金不多，但比賽的標準也不高，不需要爬高十萬公里，「太空頂點」僅設在 200 呎（約 67 公尺），比賽現場用一支巨型吊車（右上圖、點選放大），把一條 3 吋寬、2 釐米厚的軟條軌道，固定在 200 呎的高度，地面上順著軌道架設一個探照燈（右下圖、點選放大），參賽的車要套住軌道，然後用探照燈的光源作為動力往上爬，以不低於每秒一公尺的速度爬升到頂，最快、與車上載重最多的三名獲獎。至於軌道的競賽，比的是輕薄堅韌，要比上一屆第一名好 50%，今年是第一屆，以吊車上的軌道為標準，參賽的軌道要比吊車上的好 50% 才算合格。

   今年共有十一隊參加兩組競賽，可惜都沒人獲獎。參加爬升的隊伍，以加拿大的兩隊爬的最高，Saskatchewan 大學的天梯車爬了 40 呎，英屬哥輪比亞大學的天梯車爬了 20 呎。參加軌道競賽的，以 Centaurus 太空公司隊製作的帶子最好，但仍好不過會場吊車軌道的50%。軌道的製作，純屬材料科學與技術，梯車的爬升，則要靠把探照燈的光轉換成能源的技術，來帶動梯車與載重上升。這次比賽是小規模的，所用的探照燈不強，所以能轉換出的電力也沒有多大，所以梯車要簡單輕便如右圖（點選放大）所示，才能爬升。

   有一隊用一個大型聚光設備，試圖把光能轉換成電能帶動馬達（右圖、點選放大），不過看上去太笨重了，這麼小規模的比賽，所轉換出的電能有限，不足以帶動這麼一個「龐然大物」爬升。當然，在概念上並沒有做錯。

   明年的獎金、加上今年發不出去的，共累積了 20 萬美元，發給各組的前三名。有人參加比賽嗎？不但有，已經有幾十隊報名了。200 呎距 10 萬公里雖然天壤之遙，年年競賽、年年進展，從 200 呎到 2000 呎（接近一公里），從 10 公里、到 100 公里，一旦基礎技術建立，也許有一天我們會坐上天梯去太空觀賞地球景觀，或去太空站坐上飛往月球或火星的觀光號太空船。美國人運用學術機構與年輕人的熱忱，發展頂尖的科技，確實是一個有效的策略。無駕駛人車輛競賽，第二年就有如此的成就，不就是個活生生的例子嗎？（見本專欄 10 月 17 日「嘆為觀止的無駕駛人大賽車」）