지표면에서 지구 정지 궤도까지 뻗어 있는 거대 구조물 구상. 지표면에서 정지 궤도까지 이어진 엘리베이터와, 그 엘리베이터를 잇는 정지궤도 상의 구형 띠로 구성되어 있다.

궤도 엘리베이터의 개념은 우주 비행의 아버지라 불리는 치올코프스키가 에펠탑에서 영감을 얻어 생각해냈고, 아서 C. 클라크의 소설 낙원의 샘과 초인 로크 겨울 무지개에서 다뤄졌다. 낙원의 샘 에서는 궤도 엘리베이터에 대한 어지간한 개념[1]을 전부 썰풀어놓고 있다.

보통 지구 적도 근방에 건설되며, 제1우주속도를 달성하지 않고도 우주에 진출할 수 있다는 이점이 있다. 우주 시대에 행성 중력권과 행성외 중력권의 활발한 물류를 위한 대안으로 각광받고 있으며 그 운행 수단으로는 리니어 모터 캐터펄트가, 궤도 엘리베이터를 건설하는 데 필요한 소재로는 풀러렌 형태의 탄소 나노 튜브가 유력하다.
제일 연구가 진척된 곳은 미국으로, 리니어를 이용한 운반체의 실험에도 성공한 상태이다.

보통 엘리베이터를 타나 로켓을 쏘나 지구에서 우주로 물건을 옮기는 데는 같은 에너지가 든다고 생각하기 쉬우나, 이는 추진기관을 무시했을 때 그렇게 된다는 이야기이다. 로켓을 쏠 경우 추진기관과 연료 때문에 무게가 많이 나가게 되어 엄청난 비용이 들어간다. 거기에다가 공기저항으로 인한 손실도 있다.

하지만 엘리베이터를 타고 오르게 되면, 작용-반작용의 법칙에 따라 엘리베이터와 그에 연결된 모든 궤도상 구조물이 지구로 추락하는 방향의 힘을 받기 때문에 무게추만 내려주는 것만으로 손쉽게 화물을 올려보낼 수 있다. 더 높은 궤도로 물체를 옮기기 위해서는 두 궤도의 위치 에너지 차이만큼을 밖에서 지불해야 하는데, 로켓은 연료의 화학 에너지를 통해 그 에너지를 스스로 공급해야 하는 반면 우주 엘리베이터는 반대쪽에 매달아 둔 추를 내리는 것에서 그 에너지의 상당 부분을 충당하기 때문.

로켓은 1kg의 화물을 옯기는데 몇만달러 가량이 들지만, 엘리베이터로 1kg의 화물을 올려보내는데에는 100$이하가 들것으로 추정된다.

최근까지는 궤도상까지 올라가도 튼튼하게 버틸 재료가 별로 없다는 점과, 만에 하나 붕괴되거나 추락이라도 하면 대참사가 벌어진다는 점때문에 별 가망없는 아이디어로 생각되어졌다. 그러나 나노 기술의 발달로 획기적으로 내구도가 올라간 탄소 나노 튜브가 등장함에 따라, 내구도 면에서는 버틸만한 소재가 일단 등장했지만 탄소 나노 튜브중에서도 단일벽 탄소나노튜브(Single-walled carbon nanotube) 정도만이 요구사항을 어느정도 만족하지만, 현재까지는 이 SWNT는 매우 비싸며, 순도도 떨어지고 대량 생산도 잘 안되고 있다.

궤도 엘리베이터는 지면에 수직으로 상공에 뻗어 올라가게 되는데, 정지궤도 위성의 고도는 약 고공 3만6천키로 위에 있다. 정지 궤도 위성이라고 해도 정말 완벽한 원 궤도는 아닌지라 고도가 '조금'씩 변한다. 수십에서 수백 km 정도. 엘리베이터가 만들어지려면 일단 정확히 원궤도를 도는 정지 궤도 위성이나 시설이 있어야된다는 말인데, 지구는 원이 아니다. 따라서 정확한 원궤도를 갖는건 거의 불가능. 그리고 수백에서 수천톤급의 물자를 수송할 엘리베이터의 기반시설이 3만6천 km 정도로 늘어나야 할 거다.

물론 꼭 원궤도를 그려야 할 필요는 굳이 없다. 앵커 역할을 하는 우주공간의 중계기지가 궤도엘리베이터를 적절히 앵커링해주기만 하면 되므로, 적절히 고도를 바꿔가며 움직이면 된다. 자동으로 말리는 줄자의 자 끝쪽을 잡고 빙빙 돌리는 것을 빗대 생각하면 이해할 수 있다. 물론 그걸 공학적으로 구현하는 것은 문제.

두번째, 만들었다고 쳐도 우주쓰레기가 문제. 일반 저궤도 위성(현제 거의 90프로를 차지하는 것들)에게는 큰문제가 아니지만 위치가 고정된 엘리베이터가 우주쓰레기와 충돌하면 끝장.

아서 클라크는 궤도 엘리베이터를 진동시켜서 이를 피하며, 어차피 고층빌딩도 흔들리고 다리도 흔들리는데 엘리베이터가 흔들리지 말라는 법은 없다고 소설에선 이야기하지만, 역시 소설에서도 그 개념을 제정신으로 받아들이는 사람은 거의 없었다.

세번째, 어디다 만드느냐의 문제이다. 적도상, 공기가 희박한 고지대, 태풍의 진로나 지진대 같은 자연재해 발생 지역에서 벗어날 것, 물자 수송의 편의 등을 고려해보면 건설 가능지역이 상당히 제한된다.

이런 문제 때문에 아직은 SF의 영역. 언젠가 짓는다 하더라도 좀 많이 힘들것이다.

우주에서 최초의 케이블('리본'이라고 한다)을 하나 내리고 이 케이블을 따라서 여분의 케이블을 하나씩 추가한다. 이걸 계속 반복해서 어느 정도 안정이 되면 본격적으로 엘리베이터 장치와 기지 건설 등에 필요한 장비를 하나씩 올려서 궤도 엘리베이터를 완성하는 방법이 떠올랐다. 이것은 리프트포트 그룹에서 연구중인 방식으로, 일단 리프트포트 그룹에서는 최초 케이블의 무게는 20,000kg으로 예상하고 있다.

무게중심에 대한 논의도 끝났는데, 정지궤도인 35,785km 까지 뻗어올라가 여기에 기지를 설치해서 원심력으로 붙잡아 놓는 것이다. 이론적으로는 중력과 자체적인 무게가 원심력과 균형을 이루면 지면과 엘리베이터의 기단부가 연결되어 있지 않아도되기 때문이다. 여기서 더 무거워진다고 해도, 위로 더 뻗어 올린뒤에 카운터 웨이트를 설치하면 안정성을 확보할 수 있다.

금속 케이블은 54킬로미터. 그래파이트 섬유는 1,050킬로미터. 탄소 나노튜브는 10,204킬로미터까지의 자체하중을 스스로 지탱할 수 있다. 현재까지 탄소나노튜브는 64.3 기가 파스칼까지만 시험되었는데, 이론적으로는 300 기가 파스칼의 인장력을 얻을 수 있다. 다만, 단일 탄소나노튜브 성능 자체는 요구사항을 만족한다 하더라도 이를 다시 로프 형태로 엮는 것은 별개의 문제이며, 이 부분에서 연구의 진척이 매우 더디게 진행되고 있다.

더 자세한 내용은 위키피디아에 정리되어있다.

애니메이션 테카맨 블레이드 시리즈에서는 지구의 궤도 엘리베이터가 라담에게 점령당해 지구 침공의 전진기지화 되어 버리기도 했다.

기동전사 건담 더블오에서는 이 궤도 엘리베이터를 이용해 태양광발전을 하고 있다.
확실히 이론적으로 전선만 연결하면 우주에 건설한 태양광 발전소에서 곧바로 전력을 받을수 있다. 기존의 우주 태양광 발전소의 아이디어에서 "마이크로 웨이브 전력 전송"을 택했을 경우의 문제점을 보완할 수 있는 만큼, 상당히 합리적인 아이디어라고 할 수 있다. 게다가 마이크로 웨이브 전력 전송은 기본기술개발이 완료되어있고, 상용화 및 대형화란 과제만 남아있는 만큼 실현가능성은 높다.[2]

시즌2 17화에서 궤도 엘레베이터가 붕괴될시의 위험성을 여실히 보여주고 있으며, 더블오에서 묘사되었던 것들과 같은 많은 안전장치(오토 밸런서, 붕괴시의 외벽 퍼지)와 같은 대책들이 초기 계획단계에서부터 적용되어야 한다.

극장판 가면 라이더 카부토 - GOD SPEED LOVE에서도 하나 등장했으나 카부토와 케타로스의 싸움의 여파로 인해 데미지입고 운석맞고 개발살났다....

우주 쪽의 예루란 도시와 지구상의 자렘이란 도시가 궤도 엘리베이터로 연결되어 있으며, 예루 쪽의 원심력으로 유지되기 때문에 자렘은 상공에 뜬 채로 지상과 11개(원래는 12개)의 케이블로만 연결되어 있다. 예루는 총몽 본편에서는 마지막 편에서 아작나는 것으로 잠깐 등장하지만 총몽 라스트 오더의 본격적인 무대가 된다.

세계 주요도시들 마다 있다. 무대가 되는 뉴 몸바사의 궤도 엘리베이터는 헤일로2에서 비탄의 사제의 케리어가 공간 점프를 하면서 손상되었고 결국 헤일로 ODST에서 붕괴되어 헤일로 3에서도 그 잔해물이 나왔다.

계속해서 레플리로이드들과 전쟁이 일어나는 판국에 인간들은 달로 눈을 돌려 그쪽으로 이동하기 위해 설치되었다. 즉 지구와 달을 잇는 엘리베이터.

관리자는 루미네. 다만 이 작자가 VAVA에게 납치되는 바람에 야곱 엘리베이터 시설은 혼란에 빠지게 되고, 그 야곱 엘리베이터를 사수하려는 적들과 싸우는게 X8의 메인 스토리가 된다.

교역량이 많은 페잔에서 화물선의 운송비용 및 대기오염 방지를 위해 건설한 대형 엘리베이터. 성계간 항행이 일상인 시대라 그런지 추가 지지대 없이 지표면에서 위성궤도까지 우뚝 솟은 뒤집힌 원뿔형 구조이다.

미쳐 돌아가는 식물들이 지구를 덮은 세계관에 맞게, 식물들이 탄소 나노 튜브를 합성해서 궤도 엘리베이터를 만든다. 놀랄 것 없다. 식물들은 사전 단계에 인간의 비행기를 뛰어넘는 비행생물체도 만들었고 우주 공간으로 로켓을 쏘아 올렸다.(...)[3] 여하튼 이 궤도 엘리베이터 때문에. 때문에 전세계 국가들이 고사 직전임에도 불구하고 아주 그냥 환장을 하게 된다. 궤도 엘리베이터가 만들어진 곳을 점령하면 그 어마어마한 우주전략적 이점을 그냥 얻는 거다!

7~8화에 등장. 사고로 무너져 내리는 것을 브레이브 폴리스가 파괴하게 된다. 빌드타이거가 처음으로 합체를 하게 되는 에피소드.