1979年，美(mei)国作家亚瑟(se)·克拉克在一本名为《天(tian)堂(tang)的喷泉》的科幻小说中写道：“根据天(tian)体(ti)力学(xue)的定律，如(ru)果某个物体(ti)在天(tian)空中静止不动(dong)，就可(ke)以从其上向(xiang)地面垂放下缆绳，通过(guo)这种方式，就能够把地球(qiu)和宇宙空间联结起来(lai)。”
1960年，前苏联科学家(jia)阿斯塔(ta)诺夫就公开发表(biao)了修建太空天(tian)(tian)梯（又称“宇宙电梯” ）的构想。不过，正如(ru)克拉(la)克在书中表(biao)达(da)的对于(yu)登天(tian)(tian)梯或通天(tian)(tian)柱的看(kan)法(fa)那样，“尽管从(cong)理论上不能说有什么错误，但(dan)实(shi)际上却很难(nan)找(zhao)到实(shi)现的方法(fa)。”那么，修建太空天(tian)(tian)梯究竟会碰到什么样的实(shi)际困难(nan)呢？
大家(jia)知道(dao)，人造卫星(xing)在围绕地(di)球(qiu)(qiu)进行旋转运(yun)动(dong)时，会产生离(li)心力(li)。其(qi)离(li)心力(li)刚(gang)好与地(di)球(qiu)(qiu)对卫星(xing)的(de)吸(xi)引力(li)（万有(you)引力(li)）互相平衡，才会使得(de)卫星(xing)作圆周运(yun)动(dong)并围绕地(di)球(qiu)(qiu)进行旋转。如(ru)果地(di)球(qiu)(qiu)引力(li)过强(qiang)，人造卫星(xing)就会掉落到(dao)地(di)面，反之，如(ru)果离(li)心力(li)过强(qiang)，就会使得(de)人造卫星(xing)远(yuan)离(li)地(di)球(qiu)(qiu)而去。
根据牛顿的万有(you)引力(li)(li)(li)定律，卫星(xing)所(suo)受地(di)球(qiu)(qiu)（万有(you)）引力(li)(li)(li)的强弱(ruo)与其到(dao)地(di)球(qiu)(qiu) （中心(xin)）距(ju)离(li)的平方成反比，当卫星(xing)在地(di)球(qiu)(qiu)引力(li)(li)(li)比较弱(ruo)的高轨道(dao)围绕地(di)球(qiu)(qiu)不断旋转时，其离(li)心(xin)力(li)(li)(li)也会(hui)相(xiang)应地(di)变小(xiao)。同时，卫星(xing)的速(su)度与离(li)心(xin)力(li)(li)(li)成正比，所(suo)以卫星(xing)的运转速(su)度就变慢了。
实际上(shang)(shang)，处(chu)(chu)于(yu)地(di)球(qiu)上(shang)(shang)空(kong)高度约(yue)(yue)400公里(li)处(chu)(chu)的(de)国(guo)际空(kong)间站，围绕(rao)地(di)球(qiu)转(zhuan)一圈(quan)，大(da)约(yue)(yue)只(zhi)需要90分(fen)钟左(zuo)右(you)。而处(chu)(chu)于(yu)赤道上(shang)(shang)空(kong)高度为35786公里(li)轨(gui)道上(shang)(shang)面运行(xing)的(de)气象观测卫星，围绕(rao)地(di)球(qiu)旋转(zhuan)一圈(quan)，大(da)约(yue)(yue)需要24小(xiao)时左(zuo)右(you)，因此，它的(de)旋转(zhuan)周期与地(di)球(qiu)与自(zi)转(zhuan)周期相同。这就意味着对(dui)于(yu)24小(xiao)时绕(rao)地(di)球(qiu)一周的(de)人造(zao)卫星而言，卫星的(de)“正(zheng)下(xia)方(fang)”始(shi)终会对(dui)着地(di)球(qiu)表面的(de)同一个场所。反之(zhi)，如(ru)果从卫星“正(zheng)下(xia)方(fang)”
地面的某处向天空中看去(qu)，卫星也(ye)好像(xiang)静止不动，始终处于天顶上面的同样位(wei)置。
所(suo)以，就将这(zhei)样处(chu)于(yu)地球同(tong)步轨道(dao)运行着(zhe)的(de)卫(wei)(wei)星(xing)(xing)称为(wei)“静止(zhi)(zhi)卫(wei)(wei)星(xing)(xing)”，并把静止(zhi)(zhi)卫(wei)(wei)星(xing)(xing)运行的(de)轨道(dao)称为(wei)“静止(zhi)(zhi)轨道(dao)”。
如前(qian)文所述(shu)，静止卫星正(zheng)是对于(yu)(yu)某个区域，在天空(kong)中静止不动的物(wu)体。从这样的地(di)球同(tong)步(bu)静止卫星上(shang)向地(di)面(mian)垂放(fang)下缆(lan)绳，随(sui)着缆(lan)绳的加长(zhang)延伸（假如忽略(lve)风力等因(yin)素的影响(xiang)），缆(lan)绳的前(qian)端就(jiu)会逐渐到达地(di)面(mian)的同(tong)步(bu)观察(cha)点。那么(me)，就(jiu)可(ke)以沿着这些(xie)缆(lan)绳进行(xing)升(sheng)降(jiang)，操(cao)作(zuo)往返于(yu)(yu)地(di)面(mian)与卫星之(zhi)间运送人员和(he)货(huo)物(wu)了。这正(zheng)是“太空(kong)天梯”天才构想的发端。但只是简(jian)单地(di)从静止卫星上(shang)施放(fang)缆(lan)绳，要想达到地(di)面(mian)，是远(yuan)远(yuan)不够的。由于(yu)(yu)缆(lan)绳本身也有重量(liang)，就(jiu)会使静止卫星的重心产(chan)生偏移，从而使其(qi)掉落到地(di)面(mian)上(shang)。
为(wei)了防止发生类似现(xian)象(xiang)，必须要(yao)沿着(zhe)地球的(de)相(xiang)反方(fang)向也(ye)施(shi)放出同样(yang)长度的(de)缆绳(sheng)(sheng)，以便保(bao)持施(shi)放卫星(xing)(xing)的(de)重心位(wei)置(zhi)不会发生改(gai)变(bian)。为(wei)此，在(zai)必要(yao)时，还需要(yao)在(zai)施(shi)放卫星(xing)(xing)或(huo)轨道站平台的(de)上(shang)方(fang)缆绳(sheng)(sheng)的(de)顶端安装重物，以帮助缆绳(sheng)(sheng)系统保(bao)持平衡。
太(tai)空天梯(ti)的(de)(de)操作(zuo)原理与一(yi)般建筑物所使用的(de)(de)普(pu)(pu)通(tong)电(dian)梯(ti)是完全不同的(de)(de)。普(pu)(pu)通(tong)电(dian)梯(ti)是通(tong)过楼层(ceng)顶端的(de)(de)滑车卷绕钢缆，使电(dian)梯(ti)箱体进行升降的(de)(de)，而(er)且在钢缆的(de)(de)两端还安装着一(yi)些铁块用于电(dian)梯(ti)系(xi)统的(de)(de)平(ping)衡配重。而(er)太(tai)空天梯(ti)的(de)(de)升降机本身(shen)(shen)是带有动力的(de)(de)，它会依(yi)靠自身(shen)(shen)的(de)(de)动力沿(yan)着缆绳在天空中(zhong)或上(shang)升或下降，在地面站(zhan)和各级太(tai)空轨道站(zhan)之间往返运输货物和人员(yuan)。
太(tai)空天梯(ti)主(zhu)要组成部(bu)件有，处于静止轨道上面的(de)“静止轨道空间(jian)站(zhan)” ，延伸在(zai)数(shu)公里的(de)天空中，联结(jie)着各级轨道空间(jian)站(zhan)的(de)太(tai)空缆(lan)绳系统(tong)，沿着缆(lan)绳系统(tong)上下来回(hui)运(yun)行(xing)的(de)具有自主(zhu)动力(li)控制的(de)升降(jiang)机(ji)系统(tong)。此外，在(zai)地球表(biao)面赤道附(fu)近的(de)海岛或海洋平台(tai)上，还需要建设可(ke)以供太(tai)空升降(jiang)机(ji)起落装卸货物(wu)、上下人(ren)员以及维(wei)修(xiu)使用的(de)大型地面基地设施。
（选自 《科学世界》2010年第(di)4期《太(tai)空天梯：从科幻到现实(shi)》）
19．作为科普文(wen)章，开头引述《天堂的(de)喷泉(quan)》这部科幻小说的(de)目的(de)是什么(me)？（4分）
20．太空天(tian)梯(ti)与(yu)普通电梯(ti)有什么不(bu)同？请(qing)概括(kuo)其中(zhong)最本质的区别并简要(yao)说明。（5分）
21．综(zong)观(guan)全文，你认为当(dang)前建造太空天(tian)梯最难又最关键的是哪一步(bu)？简要说说理由。（6分）
参考答案：
19．（4分(fen)）本题考查(cha)考生分(fen)析作品主要表现手法的(de)能(neng)力；能(neng)力层级(ji)Ｄ。文章开(kai)头引(yin)述科幻(huan)小(xiao)说的(de)目的(de)是引(yin)起读者的(de)阅读兴趣和进一步探究的(de)欲望，（2分(fen)）同时引(yin)出(chu)本文关(guan)于太空天梯(ti)的(de)话题，指(zhi)出(chu)其在现实(shi)中可(ke)能(neng)实(shi)现的(de)前景(jing)。（2分(fen)）【4分(fen)。意思对即(ji)可(ke)，只(zhi)要言之有理，均可(ke)酌情给分(fen)。】
20．（5分）本(ben)题考查考生(sheng)筛选(xuan)整(zheng)合信息(xi)的(de)(de)能力(li)(li)；能力(li)(li)层级Ｃ。太空天梯与(yu)普(pu)通电(dian)梯最(zui)本(ben)质的(de)(de)区别(bie)是(shi)升(sheng)(sheng)降(jiang)机(ji)本(ben)身(shen)(shen)有(you)无(wu)动(dong)(dong)力(li)(li)。普(pu)通电(dian)梯是(shi)通过楼(lou)层顶(ding)端的(de)(de)滑车卷绕(rao)钢缆(lan)，使电(dian)梯箱体(ti)进行升(sheng)(sheng)降(jiang)的(de)(de)，升(sheng)(sheng)降(jiang)机(ji)本(ben)身(shen)(shen)无(wu)动(dong)(dong)力(li)(li)；而太空天梯的(de)(de)升(sheng)(sheng)降(jiang)机(ji)本(ben)身(shen)(shen)是(shi)带(dai)有(you)动(dong)(dong)力(li)(li)的(de)(de)，它会依靠自(zi)身(shen)(shen)的(de)(de)动(dong)(dong)力(li)(li)沿着缆(lan)绳在天空中或上升(sheng)(sheng)或下降(jiang)。
【5分。总述(shu)，1分；分别概(gai)述(shu)太(tai)空天梯与普通电梯，各2分。意(yi)思(si)对(dui)即可。】
21．（6分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)）本题考(kao)查考(kao)生探究(jiu)文(wen)本中的(de)问题，提出(chu)自(zi)己的(de)见(jian)解的(de)能(neng)力(li)；能(neng)力(li)层级F。建造太(tai)空天(tian)梯最(zui)难(nan)又最(zui)关键(jian)的(de)一步是(shi)研制(zhi)出(chu)适合充(chong)当太(tai)空缆(lan)绳的(de)材料。太(tai)空天(tian)梯组成部件(jian)中的(de)空间(jian)站(zhan)、动力(li)升降机和大型地(di)面基(ji)地(di)，都是(shi)人类已研发(fa)并正在使用的(de)太(tai)空活动工具，但是(shi)太(tai)空缆(lan)绳尚未出(chu)现，而这又是(shi)把空间(jian)站(zhan)与地(di)面基(ji)地(di)连接起(qi)来的(de)关键(jian)一步。【6分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)。观点，2分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)；分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)析“难(nan)”的(de)理由，2分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)；分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)析“关键(jian)”的(de)理由，2分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)。意(yi)思对即(ji)可(ke)，只要言(yan)之有理，均可(ke)酌情给(ji)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)。】
