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人类将在月球以及围绕地球运转的大型人造卫星上,建立起一座座大型居民点,以便开发月球和宇宙中的宝贵资源。这些大型宇宙居民点人数众多,有的甚至数以千万计。除了人群以外,将来还有许多动物,比如狗、猫、鸡、猪,也都要搬上去,组成一个个繁华的世界!
可是,月球上没有人和动物最需要的空气。如果用宇宙飞船从地球上载运空气到月球上去,每千克需要花几万元的代价,不但费用高昂,而且还不能大量地供应,尤其是没办法像自来水那样连续不断地供给。怎么办呢?科学家们设想了两个办法:一是在宇宙居民点栽种植物,让植物进行光合作用制造氧气;二是铺设一条长长的输气管,将地球上的空气源源不断地输送到宇宙居民点去。
你也许会惊奇了:月球到地球的距离有38万多千米,别说铺设管子需要经过浩瀚的宇宙空间,就是在地球上,这条将近能绕地球赤道10圈的长管子,要铺设起来又谈何容易!是啊,这的确不是一件容易的事。不过,科学家们设想了一个神奇的方案,可以不用固体材料来制造这根管子,而是用“光”来构成这根管子!
你也许会更惊奇了:光是抓不住、摸不着的东西,怎么能用它来制造管子呢?再说,将来用“光管”输送空气和氧气,气体不会全都跑光吗?是的,这正是当代科学家们需要解决的问题,也是这个新奇的方案引人入胜之处。
激光——这是大家都知道的“神光”!激光具有功率大、方向准确、发散角度小、不受地球引力影响等优点。此外,它还有一种人们不太熟悉的特性,即“不可渗透”性。也就是说,一束激光在传播过程中,能构成一种无形的力量,使一般气体不能穿透它!科学家们正是从这一新发现上,设想出宇宙输气管的。
一般的激光器发射的激光都是一束实心的“线”,如果用长圆筒形红宝石激光器来发射激光,那么,从它的环状截面输出端射出的激光就会呈管状。你也许觉得这不好理解,那就让我们打个比方吧:自来水龙头流出来的水,总是一条“实心”的水线,如果在自来水龙头出水口的中心,放上一个比出水口小一点的圆木块,水就会从圆木块周围喷出来,并且会形成一根“空心”的水管!这与奇妙的“光管”的情形有点类似。
在这种“光管”里,光束的分布是中心部位能量密度最小,也就是光子最少,越靠近圆周能量密度越大,也就是光子越多,到了圆周上,能量密度就达到最大,光子数量也最多,排列也最紧密,以至于气体都不能渗透出去。这样一来,“光管”就像固体管那样,能“装”气体了!
怎么个“装”法呢?当激光器开动,“光管”形成后,气体从“光管”的下端中心部位输进去,由于光子在飞速向前运动,所以输进去的气体,就被光子“夹”带着同时向前飞奔,这就实现了气体在“光管”内的输送。
气体在“光管”里的输送,与液体在水管内的输送有些不同,液体在水管内输送时,由于水与管壁有摩擦力,因此一边输送一边就减少了能量,速度也就慢了下来,这就是我们用的自来水,为什么管子越接近水塔水越急,越远离水塔水越慢的原因。气体在“光管”里输送时,不但不会与“光壁”摩擦失去能量慢下来,反而会因与“光壁”的接触越走越快!这是因为“光壁”不同于固体的水管壁,它是由飞速向前的光子组成的。气体分子一碰上它,就会更快地向前输送!这真是妙极了!
目前,科学家们设想的这种“光管”还只能在较短的距离内做实验。按照目前激光技术的发展水平,如果用激光器把气体真正输送到月球上去,这种装置的直径要达到89米,月球上的接收装置,还要比地球上的大一倍,即达到178米。这在目前还不是一个理想的实用标准。但科学家们预计,随着激光技术的突飞猛进,将来的发射装置,完全可以缩小到直径只有25米,接收装置则可缩小到50米。到那时,从地球到月球,或从地球到宇宙中的居民点,就可以用它来大量输送空气和氧气了!
人类的脚步已经踏上了神秘的月球,实现了对月球的实地勘察,至于地球周围的宇宙空间,人类的探测活动更是越来越频繁了。大规模开发利用月球和地球周围的空间,已经是指日可待了。这种设想的激光输气管,或许将在未来的大开发中发挥不可估量的作用!
(编辑 孙世奇)
可是,月球上没有人和动物最需要的空气。如果用宇宙飞船从地球上载运空气到月球上去,每千克需要花几万元的代价,不但费用高昂,而且还不能大量地供应,尤其是没办法像自来水那样连续不断地供给。怎么办呢?科学家们设想了两个办法:一是在宇宙居民点栽种植物,让植物进行光合作用制造氧气;二是铺设一条长长的输气管,将地球上的空气源源不断地输送到宇宙居民点去。
你也许会惊奇了:月球到地球的距离有38万多千米,别说铺设管子需要经过浩瀚的宇宙空间,就是在地球上,这条将近能绕地球赤道10圈的长管子,要铺设起来又谈何容易!是啊,这的确不是一件容易的事。不过,科学家们设想了一个神奇的方案,可以不用固体材料来制造这根管子,而是用“光”来构成这根管子!
你也许会更惊奇了:光是抓不住、摸不着的东西,怎么能用它来制造管子呢?再说,将来用“光管”输送空气和氧气,气体不会全都跑光吗?是的,这正是当代科学家们需要解决的问题,也是这个新奇的方案引人入胜之处。
激光——这是大家都知道的“神光”!激光具有功率大、方向准确、发散角度小、不受地球引力影响等优点。此外,它还有一种人们不太熟悉的特性,即“不可渗透”性。也就是说,一束激光在传播过程中,能构成一种无形的力量,使一般气体不能穿透它!科学家们正是从这一新发现上,设想出宇宙输气管的。
一般的激光器发射的激光都是一束实心的“线”,如果用长圆筒形红宝石激光器来发射激光,那么,从它的环状截面输出端射出的激光就会呈管状。你也许觉得这不好理解,那就让我们打个比方吧:自来水龙头流出来的水,总是一条“实心”的水线,如果在自来水龙头出水口的中心,放上一个比出水口小一点的圆木块,水就会从圆木块周围喷出来,并且会形成一根“空心”的水管!这与奇妙的“光管”的情形有点类似。
在这种“光管”里,光束的分布是中心部位能量密度最小,也就是光子最少,越靠近圆周能量密度越大,也就是光子越多,到了圆周上,能量密度就达到最大,光子数量也最多,排列也最紧密,以至于气体都不能渗透出去。这样一来,“光管”就像固体管那样,能“装”气体了!
怎么个“装”法呢?当激光器开动,“光管”形成后,气体从“光管”的下端中心部位输进去,由于光子在飞速向前运动,所以输进去的气体,就被光子“夹”带着同时向前飞奔,这就实现了气体在“光管”内的输送。
气体在“光管”里的输送,与液体在水管内的输送有些不同,液体在水管内输送时,由于水与管壁有摩擦力,因此一边输送一边就减少了能量,速度也就慢了下来,这就是我们用的自来水,为什么管子越接近水塔水越急,越远离水塔水越慢的原因。气体在“光管”里输送时,不但不会与“光壁”摩擦失去能量慢下来,反而会因与“光壁”的接触越走越快!这是因为“光壁”不同于固体的水管壁,它是由飞速向前的光子组成的。气体分子一碰上它,就会更快地向前输送!这真是妙极了!
目前,科学家们设想的这种“光管”还只能在较短的距离内做实验。按照目前激光技术的发展水平,如果用激光器把气体真正输送到月球上去,这种装置的直径要达到89米,月球上的接收装置,还要比地球上的大一倍,即达到178米。这在目前还不是一个理想的实用标准。但科学家们预计,随着激光技术的突飞猛进,将来的发射装置,完全可以缩小到直径只有25米,接收装置则可缩小到50米。到那时,从地球到月球,或从地球到宇宙中的居民点,就可以用它来大量输送空气和氧气了!
人类的脚步已经踏上了神秘的月球,实现了对月球的实地勘察,至于地球周围的宇宙空间,人类的探测活动更是越来越频繁了。大规模开发利用月球和地球周围的空间,已经是指日可待了。这种设想的激光输气管,或许将在未来的大开发中发挥不可估量的作用!
(编辑 孙世奇)