風箏中的科學

古老的風箏，已經(jīng)不僅僅是娛樂玩具，在科學技術高度發(fā)達的今天，風箏同樣在為人類作貢獻!

世界上最早的飛行器

風箏又名紙鳶、紙鷂。最早發(fā)源于中國，至今已有2000多年歷史。

據(jù)說巧匠魯班就曾“削竹為鵲，成而飛之”，應當說這是風箏的前身。五代時期的李鄴，曾在官中以線放紙鳶為游戲，又別出心裁地在鳶的頭部安裝竹笛，風入竹哨，發(fā)出像古箏一樣的響聲，因此得名“風箏”。到了宋代，出現(xiàn)了“神火烏鴉”，就是利用風箏裝上火藥，投放到敵營上空，以達到軍事上的目的。

英國著名學者李約瑟把風箏列為中華民族的重大科學發(fā)明之一。美國華盛頓國家航空和空間博物館中有一塊說明牌上也醒目地寫著：“最早的飛行器是中國的風箏和火箭。”

對科技發(fā)展帶來啟示

風箏的發(fā)明，對科學技術的發(fā)展產(chǎn)生了深刻的啟示：

1749年，美國一位名叫威爾遜的天文學家，研制成世界上第一臺空中試驗儀。他用6只風箏將天文儀器吊到700多米的高空中進行科學試驗，第一次測到了大氣的溫度，并取得了一些重要的理論數(shù)據(jù)，推動了天文學的發(fā)展。

1752年，美國科學家富蘭克林曾用風箏掛上一只鐵鑰匙，在雷電交加時，把風箏送上天，引來雷電，從而證明了雷電也是一種放電現(xiàn)象，避雷針也由此發(fā)明。

1804年，英國的喬治格雷爵士用兩只風箏作機翼，研制出了一架5英尺的滑翔機。

1893年，英國人勞倫斯為美國氣象局設計了一種可以裝在箱中的可拆卸的風箏，以便將儀器帶到高空測量風速、溫度和高度，推動了氣象事業(yè)的發(fā)展。

1894年，英國科學家設計了一只供戰(zhàn)場觀察的軍用風箏，其作用猶如當今的衛(wèi)星電視轉播。

1899年，美國的萊特兄弟制作了一個雙身的風箏，用來觀察它在空中的翻滾動作和如何借助空氣的浮力由下降轉向上升，從而發(fā)明了機翼，并在此基礎上于1903年發(fā)明制造了世界上第一架真正的用內(nèi)燃機作動力的飛機。

1911年，意大利科學家馬可尼，在試驗英格蘭和紐約、芬蘭之間無線電通訊時，不巧遇到暴風，把天線給刮斷了。緊急中馬可尼將電線拴到風箏上升空，使首次橫跨大西洋的無線電發(fā)報試驗獲得成功。

此外，英國的亢里夫頓懸橋長達700多英尺，寬30多英尺，高出它所跨度的亞逢河200余英尺。英國橋梁建筑師利用巨型風箏把鋼纜拉到對岸，成功地架起了懸橋，被人們傳為佳話。

利用風箏來發(fā)電

最近，科學家提出了利用風箏發(fā)電的新方法。據(jù)估計，風箏風力發(fā)電機獲得每千度電的成本僅有1．5歐元。而歐洲國家每千度電的發(fā)電成本平均為43歐元，風箏風力發(fā)電機的成本僅是后者的三十分之一。

據(jù)報道，俄羅斯物理學家將50個巨大的風箏，在空中從上到下排成一串，看上去就像一個通天的梯子。每個風箏伸展開來足有足球場那么大。而牽扯這些風箏的繩索將有6000米長，路燈桿那么粗，地面上的卷揚機將有9米多的直徑。假如風箏所在高度的風力不足的話，人們還可以放松繩索，讓風箏再爬高一層，上升到風力更大的高處。高空的風力本來就比地面上的要強很多，而且更主要的一點是，它的風力也更加持續(xù)穩(wěn)定。

意大利科研人員計劃建造發(fā)電能力在幾兆千瓦范圍的大型設備，并在計算機上成功地進行了模擬計算。設想的風箏發(fā)電裝置，在風力作用下能夠帶動固定在地面的旋轉木馬式的轉盤，轉盤在磁場中旋轉而產(chǎn)生電能。這種風箏重量輕、抵抗力超強、可升至2000米的高空。一個直徑1000米的巨輪便可以提供250兆瓦的發(fā)電能力。這將是第一臺發(fā)電能力和常規(guī)電站不相上下的可再生能源發(fā)電設備。

此外，科學家還設計建造家用式的高空風力發(fā)電設備。房主可以把這樣的設備安裝在自家房頂上，或許還可以替代太陽能電池。這些小型風箏梯子只需100米或者200米高，就可以足夠為一戶人家提供幾千瓦的電力。

應用領域仍在擴展

當今，風箏在科學試驗和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應用更為廣泛。在荷蘭，海洋救生局用風箏作為一種營救工具；在風箏上安裝無線控制照相機，可以進行空中攝影；利用風箏牽引船只；利用風箏傳遞信件；在風箏上安裝噴水器，可噴灑懸崖上的植物。

風箏是充分利用風力資源的一種工具。海上風力大、沒有障礙物，因此，海上放風箏引起科學家的興趣。他們把幾只巨大的風箏分層排列、放飛高空，可以牽引船只前進，制成“風箏式風帆船”。這些風箏由電腦控制，可以自動變形、自動調(diào)整方向和飛行高度。與普通帆船相比，這種“風箏式風帆船”有許多優(yōu)點：它產(chǎn)生的牽引力大、能減輕船體重量，還能利用不同高度的風力牽引船只前進。

有的科學家將氦輕氣球與風箏的特點結合在一起，制成“巨型航海風箏”，這種風箏里充滿了氦氣，自動升空后，能牽引船只前進。它也由精密電腦控制，減輕船體重量的作用更加明顯。這些實驗都己獲得成功，并曾多次橫渡英吉利海峽。

科學家還設計出一種海上救險風箏，這是一種色彩鮮艷的風箏，當船只在海上遇險后，在救生艇上，人們可以放飛這種風箏，它可使救援人員遠遠地就能發(fā)現(xiàn)遇險人員。

在一些大型起重機械無法進入的地區(qū)，可以利用風箏提起重物，這種方法簡單易行。

[責任編輯]龐云