与大多数久负盛名的太空探索革命性想法一样，太空电梯可以追溯到俄罗斯/苏联火箭科学家康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基（历史人物，所以我在这里说了名字，大家可以自行搜索这位科学家的生平事迹）。当时他负责开发火箭方程和设计火箭，大多数现代火箭都是从这个方程中衍生出来的。在他更大胆的思考中，他提出了人类如何在太空中建造旋转太空电梯。这项提议的灵感来源于他年访问巴黎，在那里他第一次目睹了埃菲尔铁塔（于年完工）。从这次旅行中，齐奥科夫斯基设想了一个到达地球静止轨道（GSO）或公里高度的结构。然而，齐奥科夫斯基的想法版本要求采用压缩结构，而不是悬挂结构。他还指出，这一想法是不现实的，因为没有已知的材料足够坚固，足以支撑站立结构的重量。
在太空时代开始之前，苏联和美国科学家重新审视了这个想法，认为它可以是一个悬挂结构。例如，苏联工程师尤里·阿尔苏塔诺夫提出的“通往宇宙的电动火车”的建议，以及年美国工程师团队提出的“太空移动模块”。当年科学家们希望这个动力结构可以由太阳能电池板、核反应堆、无线或直接能量传输提供动力。自早期太空时代以来，这一概念在很大程度上保持不变，这种结构的拟议好处也基本不变。
但是回到现实，太空电梯需要一条超材料缆绳，将轨道上的空间站连接到地球表面。我们星球的自转将使这条系链保持不变，一个电梯运送人员和有效载荷往返太空，与这种结构相关的工程挑战和成本一直是巨大的。但几乎每十年，新的研究都会促使工程师和航天机构重新评估这个概念。最大的挑战一直是缆绳，因为没有已知的材料有足够的强度来处理所涉及的应力。但现在终于有点进展了，不过又是美国，日本和韩国科学家提出的。
太空电梯有很多好处，最明显的是将有效载荷和人员送入太空的能力，其成本比火箭发射便宜太多，即使是SpaceX的可回收火箭。它还可以帮助我们在轨道上建造航天器和空间站，从而无需在地球上制造各自的组件或模块，并使用重型火箭将其发射到太空，这个过程可不便宜！美国科学家们曾经计算过，使用太空电梯将有效载荷送入轨道的成本可以低至每磅美元（每公斤美元）。
另一个好处是太空电梯是一种“绿色技术”，它可以将大量有效载荷送入轨道，而不会受到火箭发射的环境影响。根据目前的研究，一枚火箭发射可以向高层大气释放多达吨的二氧化碳。鉴于对卫星发射、宽带互联网和近地轨道商业化的需求日益增长，可能成为人为气候变化的最大影响因素。相比之下，太空电梯不会产生有害的温室气体排放，可以由天基太阳能和核反应堆组合提供动力。此外，太空升降机将降低将有效载荷转移到轨道的每公斤成本，并且比数百或数千次火箭发射效率更高。
确实，在我们的日常理解中，火箭非常擅长将少量高价值有效载荷快速送入太空。随着火星殖民地、月球村庄和太空太阳能等任务的计划，太空轨道经济正在迅速发展，火箭的关键限制在于其无法扩展的以可持续向太空输送大量非常重的科学载荷。火箭方程已经告诉我们了，即使是SpaceX星际飞船（最高效的火箭系统）也只能将发射台上2%的质量送入近地轨道。
“我们的团队认为，开发太空电梯基础设施是人类拯救大气层和实现大胆的地球外探索的必要条件，火箭是我们实现这些梦想的历史性途径，但它们既没有力量也无法满足人类的需求。未来大家会明白，火箭是梦想的杀手——极低的发射数据和对大气层的破坏。我们必须做太空电梯。我们相信，先进的火箭和太空升降机之间的合作将成为我们的目标未来。”
说了老半天，怎么制造是个关键，之前提出的每一个概念评估都有一个致命弱点。简而言之，太空电梯，因为没有已知的材料具有支撑结构重量的抗拉强度。“金属的问题是，虽然它们很强，但也很重，我们想要一种既强又轻的东西。这表明我们应该研究现代合成和复合材料。比如说Kevlar……在断掉之前之前可以维持英里（公里）的垂直长度——令人印象深刻，但与所需的英里（公里）相比仍然差得很远。”
20世纪90年代，随着碳纳米管的发展，人们对太空电梯重新产生了兴趣。年6月，美国宇航局某办公室说CNs可以使太空电梯成为可能。与碳纳米管一样，石墨烯是碳的同素异形体，由排列在六角形晶格结构中的单层原子组成。与CNs不同，石墨烯是一种排列在薄片中的二维材料。美国某大学科学家们发现了这种材料，并因“关于二维材料石墨烯的开创性实验”而获得年的诺贝尔物理学奖。
这种材料具有令人难以置信的电性能，但也具有令人难以置信的抗拉强度。单晶石墨烯片的抗拉强度约为钢的倍，高达GPa，在NAICII太空电梯缆绳报告中规定的公差范围内。去年，我看到有46位科学家联名向美国宇航局详细介绍了石墨烯的潜力，之后美国宇航局会见了商业航天部门的代表，讨论了相互协助的机会。在他们的演讲中展示了石墨烯生产是如何达到可以生产千米级连续石墨烯纤维的程度的，其实石墨烯早就不是那么神秘的技术了，美国某大学科学家研究开发了一种连续卷对卷技术，可以以每分钟约2米（6.5英尺）的速度制造出大面积的石墨烯。此外，美国一些商业公司最近也一直在批量制造晶石墨烯，用的是CVD法。
在韩国，一家公司宣布，他们可以以每分钟2米（6.56英尺）的速度和1公里（0.62英里）的长度制造多晶石墨烯片。这些公司都在生产用于电子产品的多晶石墨烯，而不是抗拉强度最高的2D单晶。但正如科学家们解释的那样，他们正朝着正确的方向前进：
“我们开始看到一些公司正在制造大面积片状石墨烯。虽然这种方法被设计用于生产石墨烯电极，以实现轻质、灵活的太阳能设备和显示屏，但该技术可以用于制造缆绳材料。关键是权衡抗拉强度与生产过程的速度和成本效益，从而确定哪种超材料具有最高的成本效益平衡。我们研究了三种候选材料：碳纳米管（CNT）、石墨烯和六角氮化硼hBN。hBN是另一种2D材料，几乎与石墨烯一样坚固，也是一种候选系链材料。制造2D材料和CNT的过程称为化学气相沉积CVD方法，CVD工艺使用甲烷气体制造石墨烯，这是一种廉价的原料，也是当前工业制造的基础。”
正如他们得出的结论，虽然hBN在抗拉强度方面很稳定，并且制造工艺很有前景（通常生产用于电子应用的mm晶圆级多晶），但它没有建造缆绳所需的规模和速度。石墨烯结合了这两个世界的最佳时，用于创建单晶品种。另外，科学家们通过计算后得出一个数据，只需要亿美元的成本就可以生产足够的材料，这比美国宇航局年亿美元的预算要少。更令人兴奋的是，他们进一步估计，如果得到正确的支持和开发，生产单晶2D石墨烯片的价格可能会下降到每平方米1美分（每平方英尺1/10美分），这意味着可以花费36亿美元，约占美国宇航局年预算的15%。除此之外，科学家们希望先让太空电梯在地球上进行一些实验，在大西洋、印度洋和太平洋制造两部电梯等等。
对于精明的太空观察者和商业太空部门来说，其中一些好处肯定听起来很熟悉，而且相当具体。简而言之，太空电梯将帮助埃隆·马斯克实现从现在到年将万人送上火星的愿景，而贝佐斯则可以实现在轨道和拉格朗日点建立永久居住区域的梦想，从而形成太阳系中有一万亿人的文明。除了在这种情况下，它不会涉及数千枚火箭将小型有效载荷送入太空，耗资数千亿（或万亿），并且不会对地球造成损害。
当然，要使我们达到这一点，需要做很多事情，其中最重要的一点是世界各国和商业部门要对这一想法进行投资。在今年，9月18日至22日，巴黎会举行的国际天文大会IAC上，科学家们发言的时候将鼓励大家投资真正的，可以解决太空运输的问题。
“总而言之，太空界甚至没有意识到2D材料的存在，而那些了解石墨烯和hBN的人没有意识到2D材料制造方面正在取得的惊人进展。我们希望通过一篇研究充分的论文来传播这个消息，太空电梯不是科幻小说，它更接近工程事实。太空电梯能在我们有生之年建造吗？是的，当然，这取决于人们对这项令人惊叹的技术投入了多少精力。”
“我们在一个激动人心的时代，在这里，更低的成本、更多的竞争和更多的合作使人类更容易进入太空。在这个更活跃、兴趣更新的时代，许多曾经被认为不可行（或成本过高）的科幻概念正在重新评估。但是，在进行成本效益分析时，很少有其他想法具有太空电梯那样的潜力。
在论文最后，科学家们还列举了拥有太空电梯的好处：
在支持《巴黎协定》的同时实现天基太阳能发电
为商业企业、研究和旅行创造无限机会
提升有效载荷作为通向太空的绿色道路，有助于保护我们的大气层
在太空取得重大成就，改善地球生活
能够尽早完成大型项目，如月球表面基地
允许常规、安全、稳健地快速进入轨道（7.76公里/秒）
允许将宇航员和有效载荷快速运送到火星（至少61天）
允许每天（而不仅仅是每26个月）发射火星任务
能够在地面服务区、拉格朗日点和更远的地方制造空间站
这些科学家不只是来自美国宇航局的，还有一些军方领域的科学家，全球知名大学的科学家等等各领域科学家，相当给力了。总而言之，首先，希望大家多多