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“领飞”世界的“光压飞行”

发布时间: 2020-05-15 14:02:42   作者:本站编辑   来源: 本站原创   浏览次数:        字号:[ 常规 ]

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每天,阳光都会照到我们的脸上,你或许不知道阳光具有“推动飞船”的力量。以阳光的压力为动力,设计太阳帆飞船,去遨游太空,这可不是“胡思乱想”,而是渐行渐近的科技新成果……天气热,到游泳池里戏水取凉,你会感觉有些“呼吸困难”的。因为水有“水压”,水的压力挤压肺部,会让人感觉呼吸有些困难。站在风口,人会被吹个趔趄,这是为什么?道理很简单嘛,空气流动形成风,风吹动你,说明空气是有“气压”的。

当一束阳光照射到你身上,没感觉它对你有“冲击力”吧。你没感到阳光的“冲击力”,但是阳光的“光压”仍旧是存在的。科学家发现,当阳光照射在物体上时,就会对物体产生作用力,这种力就源于“光压”。当然你会有疑问,阳光咋会对物体有“压力”嘛。这个问题也好理解,光线是由许多小微粒向前运动形成的,这些小微粒叫光子。光子具有“物质性质”,它们汇聚在一起,以“光线”的方式“向前冲”,就会像“水流”“气流”一样给物体带来压力。只是这种压力太小,人体根本感觉不出来。我们虽然感觉不到光的压力的存在,但是把“轻若鸿毛”的薄片放到真空管里,然后用阳光照射它,它就会被阳光的“冲击力”推动着“向前跑”——看来,阳光的压力可以变成物体前进的动力呀。最早,天文学家开普勒在观测慧星时,看到所有彗星的“长尾巴”,都指向太阳的反方向,似乎是从太阳上有“风”吹起了慧性的尾巴。开普勒“理智”地认为,太阳是没有“风”的,应该是阳光的“冲击力”对慧星的尾巴施加了力量,这是科学家第一次凭观察感知到了“光压”的存在。

“科幻”变“现实”

有这样一艘太空飞船,飞船上不需要传统动力设备,只需要“插上”一面很大的“太阳帆”,让阳光压力像推动“太阳帆”,带着飞船向前跑,只要阳光能照射到的地方,“太阳帆飞船”便能到达。

“太阳帆飞船”想得很美,靠谱吗?当然靠谱。虽然1平方米太阳帆面上产生的推力还不到1只蚂蚁的重量,但是如果太阳帆面做到“足够大”,“小蚂蚁”的力量一定能聚积成“大象”的能量。再说飞船在太空中运行处于失重状态,又无空气阻力,并不需要太大的动力。研究表明,太阳帆的直径达到500米时,只要表面光滑平整,它接受到的“光动力”可供太空飞船以每小时24万千米的速度向远离太阳的方向飞行,这个速度是火箭的6倍。经过15年的航程,乘坐这样的飞船就能飞行到太阳系边缘,继而进入另一个恒星系,利用另一个恒星的“光动力”,继续飞行。 “光压发电机”也被人们“狂想”出来了。如果把“光压风车”也做到足够大,阳光一照,它就“呼呼”地转动起来,光能就转换成了动能,将“光压风车”连接到发电机上,新一代的“太阳能发电装置”就产生了。依靠“光压发电机”,我们将获得取之不尽、用之不竭的清洁能源,“火电站”“水电站”“核电站”将成为在“光压风车发电站”面前灰头土脸的家伙,“光压发电”是真正意义上绿色供电方式。

如果阳光照进“微观世界”,阳光的“压力值”将变得非常强大。“光动力”对于“宏观世界”大物件来说微乎其微,我们很难用阳光来驱动一个生活物体。科学家用纳米材料做成了许多“微机器”,“光动力”对于这些纳米机器来说是很强大的。所以说,用光驱动“小机器”运转“微观世界”里有着广阔的应用前景。比如科学家正在用“光子”来取代“电子”,让“光压”代替“电压”驱动计算机运行,制造“光子计算机”。“光子计算机”将拥有骏马的速度,眼下“电子计算机”只有些“龟速”呀。物理学家弗里德曼毕生致力于“光帆飞船”研制,早在1976年他就向美国宇航局提出利用一个64万平方米的太阳巨帆航向哈雷彗星进行探测的思路,美国宇航局认为太过“离谱”而没有采纳。他后来离开美国宇航局,组建了自己的“行星协会”,联络更多的科学家致力太阳帆飞船的研制,终于在2001年制造出第一面太阳帆“宇宙一号”,结果这面太阳帆在地面试验过程中短路烧毁。2001年7月又一架“宇宙一号”发射失败,后来又是多次失败。失败并没有让弗里德曼没有放弃,他坚信“太阳帆飞船”定会成功……日本、美国、俄罗斯都在研发太阳帆飞船方面有“大动作”,虽然这些“大动物”屡次失败,但这并不影响科学一定要“研发成功”的信心。

正是基于这样的信心,不断有科学家加入到研发太阳帆飞船的队伍中来。中国南开大学就有一群科学家也致力于太阳帆飞船的研究工作。我国南开大学的科学家团队寻找到了一种可以制造“太阳帆”的石墨烯材料,这种材料可以经各种光源驱动飞行,其技术创新的关键点是:石墨烯材料可以将微弱的“光压”放大1 000倍以上,达到“阳光你把我轻轻一推,我就被启动自生千倍动力”。能将“光动力”放大的石墨烯材料,立即成为“太阳帆飞船”研发界的“明星”,因为以前太阳帆飞船试制的失败并不是“光压原理”的失败,而是“材料应用”的失败。以前,科学家都是用“铝膜”“聚乙烯”等材料“造帆”的,这些材料都不是制造“太阳帆”的最佳材料。中国科学家发现的石墨烯材料,才是制造“太阳帆”的对路产品。