最早科学家们曾经构想过用捕获的陨石来充当平衡锤，之后也有人设想过在地球静止轨道上建造一座专用的太空站，但其所需的巨额资金，已经违背了天梯“低成本进出太空”的设计理念。到了21世纪，天梯计划的“总设计师”Brad Edward早先的解决方案是这样的：将缆绳缠成一个轴状物，通过火箭发射到地球静止轨道后将其散开，使缆绳落回到地球上。同时，这个轴状物会继续向上运动到更高的高度。当缆绳落入地球的大气层时，就会有相应的装置捕捉到它并使它继续下落，直到与地面基站紧紧地联系到一起，然后将平衡锤分许多批从地面直接升入太空，最终取代顶端的“纺锤”。

　　2005年，这位科学家又推出了更加前卫的设计：从位于地球静止轨道的天梯终点，再向上建造一个“上天梯”，使其产生的离心力合力能够平衡“下天梯”(从平衡锤到地面基站的部分)受到的地球引力的合力。沿着上天梯向上走，点的位置越高，线速度越大，产生的离心力随之增大，而地球引力却越来越小。这就使上天梯受到一个向上的合力。当这个向上的合力与下天梯受到的向下的合力相等时，整个天梯就能悬在太空，并且以与地球自转相同的速度旋转而掉不下来。

　　基本结构：货舱

　　由于结构、动力和材料上的限制，天梯的货舱不可能像我们日常使用的电梯那样“吊上吊下”，它必须通过自身的动力向上“爬”。目前LiftPort集团实验的空天货舱，只能实现每秒2米的爬升距离，下一阶段的目标也仅为每秒5米，整个登天所耗费的时间将超过80天。即便电梯可以像高铁那样保持300公里的时速，货舱也需要5天时间才能走完这段登天旅程。这其中还要考虑辐射带、无限能量传输、进出大气层等一系列的技术难题。天梯的货舱，也是制约这一连接空天的伟大工程变成现实的难题。

　　经济和政治上的双重风险

　　科技的发展和推广，总是与经济利益联系在一起的。太空天梯一旦建成，就可昼夜不停地开展运输工作，把旅游者和货物送入太空，并大大降低运送费用。目前火箭发射或航天飞机运送每公斤有效载荷约需耗费2万美元，而太空天梯运送每公斤物品仅需10美元。作为一种总体造价不会超过100亿美元，且可以永久使用的的登天途径，天梯将要直接冲击的，是以卫星发射为代表的航天业务。这也是为什么洛克希德·马丁、美国太空总署、波音公司等航空航天巨头均对天梯计划表示过合作意向，但却从未予进行过实质合作的原因。

　　当天梯所能带来的新利益远远超过它所能冲击的旧利益的时候，这一计划才能真正从理论演变为现实。在《机动战士高达00》(Mobile Suit Gundam 00，机动戦士ガンダム00，2007年)中，地球的化石能源已经枯竭。世界上的三大强权：以美国为中心的“世界经济联合”(UNION)；以亚洲主要国家构成“人类革新联盟”(人革联)；以及以欧盟为中心的“新欧洲共同体”(AEU)，分别在亚马逊河上游、所罗门群岛和非洲维多利亚湖建造了3座天梯，用于运送建造巨大太阳能卫星的材料。2307年，以3座长度约5万公里的轨道升降机为中心，巨大的太阳能发电卫星建造完成。在获得永久性能源之后，3个超级强权都非常惧怕属于自己的这座脆弱的巨塔会遭到攻击，为了自身的安全和霸权，他们将冲突扩大为了世界性的战争。

　　通过上文的介绍和分析不难看出，天梯从设计到投入使用，需要先进的科学、超强的工业基础以及雄厚的综合国力的支持，此外其远离本土部署，以及易受攻击的弱点，让建造国还必须有一定的洲际兵力投放能力，用于在建造和运营过程中的防御。目前具备天梯制造实力的，似乎也只有美、俄和欧盟等传统大国和经济体，它们在赤道附近并没有领土，因此天梯的建设和防护，也可能引发一系列的地区性争端。国际上通用的80公里以上空域为国际共有的习惯，会给天梯在遭到攻击时的责任认定带来了一系列的法理难题。超级强权之间针对天梯的攻击和报复，也可能成为全球范围内剧烈冲突的导火索。

　　脆弱的安全性

　　在科幻题材游戏中，天梯往往是伴随着毁灭出现的。80后玩家的射击“启蒙”游戏——《最后任务》(Final Mission，即“空中魂斗罗”，1991年)，天梯就作为了外星人以“自上而下”的方式入侵地球的通道，而两位地球勇士，通过被外星人改造后的天梯逆向突入了它们的旗舰，并最终将其一网打尽。除了外星人以外，天梯自身还可能会遭受那些灾难呢？

　　纳米碳管是已知强度最高的人造材料，充当天梯绳索的这种材料必须制作得宽而薄，而活跃在200km至700km低地球轨道上的原子氧，恰恰最容易腐蚀这种形状的航天材料。天梯的绳索一旦固定，就无法进行检查和维护，一旦发生破损，则后果不堪设想。金和铂金是两种可以对原子氧腐蚀性完全免疫的金属，但用其充当天梯绳索的外层，这在经济上恐怕是不允许的。

　　为了维持天梯的稳定性，绳索材料上的单个纳米管必须承受得住平均约100吉帕斯卡(GPa)的压力，这恰恰是这种人造材料在理论上所能承载的极限。如果每流失一个碳原子，其强度便会相应降低30%。由于碳纳米管很难直接加工成缆绳形状，必须将单个的纳米管“打结”。研究人员最近对高质量纳米管的测算发现，纳米管缆绳每打1012个结，便会流失一个碳原子，而每4微米长的纳米管便会有一个缺陷。虽然两个以上的原子流失极为罕见，但在总长度超过10万公里的天梯缆绳上，是很难保证这种原子级别的加工精度的。

　　天梯的稳定性一旦遭到破坏，接下来的惨剧又会是怎样呢？“光环”系列是迄今为止科幻题材娱乐产品中拥有天梯数量最多的游戏，在游戏和小说中所描述过星球中，地球和丰饶星各自拥有7座，致远星拥有3座，由此可见天梯对于人类的太空战略价值。这些宇宙通天塔大都在人类与星盟的战争中被毁，它们屹立在荒原上的基站残骸，无声地诉说着这场星际战争的惨烈。

　　在蒙巴萨之战中，人类军队首先关闭了太空电梯，阻止星盟的地面部队利用“通天塔”直接登陆地表。然而悲怆先知的旗舰在新蒙巴萨上空发动了超太空跳跃，巨大的冲击波让天梯的缆绳出现了多处破损。一小时后，基站定锚点上方两公里的缆绳发生了破裂，整个上天梯就像断了线的风筝一样，瞬间就被静止轨道上巨大的平衡锤拖入太空。地面基站上方的支撑结构也被拽得七零八落。在《光环3》的预告片中，整个天梯只剩下了几个光秃秃的用于固定缆绳的圆环。

　　如果断裂的位置发生在中间位置(25000km)，则天梯就会一分为二，上半部分跟随平衡锤进入更高的轨道，下半部分则会犹如一条断裂的丝带飘落。在科幻作家David Gerrold的小说《跳跃行星》(Jumping off the Planet，2000年)，以及Kim Stanley Robinson的《赤色火星》(Red Mars，1992年)中均为读者们呈现过这一场面。在《光环2》中，电、天梯解体后的残骸摧毁了整个Voi镇，蒙巴萨岛上的诸多基础设施，如察佛高速公路(Tsavo Highway)也被彻底破坏。实际上，坠入地表的天梯缆绳很难产生如此这般的破坏力：一公里长的碳纳米管的重量才不到一千克，并且拥有一米的宽度和不到0.5毫米的厚度，在空气阻力的作用下，会如纸张般的飘落而下。除非地面基站内部的核反应堆或燃料仓爆炸，否则天梯的解体并不会带来严重的连带破坏。

　　如果平衡锤被击毁，那么缆绳就会被拽回地面(大气层以外的部分会被烧毁)。这样的悲剧在“光环”系列的故事中发生了两次：位于丰饶星轨道的天梯平衡锤——Tiara空间站被星盟占领，敌方旗舰“激流猛进”(Rapid Conversion)号即将对人类殖民地展开轨道饱和轰炸，人工智能程序Loki控制轨道炮，将Tiara空间站摧毁，整个天梯也在眨眼间坠入大气层。充当哈瓦那“百年纪念”天梯重力锤的Wayward Rest空间站，在地球战役中的毁灭更具悲壮色彩：一名斯巴达Ⅱ型战士在一艘靠近空间站的星盟驱逐舰内引爆了6枚芬里斯核弹，使得这艘地球上仅存的天梯也一同灰飞烟灭。

　　结语

　　有报道说，2008年，日本已经投入了建造天梯的前期准备工作。在本文截稿的时候，传来了LiftPort集团的工程师用无线能量传输方式，将电梯传送到了900米位置的消息，他们还宣称在20年以内，天梯将彻底脱下科幻的外衣，成为人类征服太空的一道丰碑。