未來千年新技術(shù)設(shè)想

要說未來千年的新技術(shù)究竟是什么樣，誰也很難說清楚，但結(jié)果肯定是火大超出我們的想象，下面我們僅就現(xiàn)在所能想到的做一預(yù)測(cè)。

連接地球與宇宙太空梯

如果制造連接靜止衛(wèi)星與地球表面的太空梯，那么即使不用火箭也能造訪靜止衛(wèi)星，這不就能隨心所欲地進(jìn)行衛(wèi)星修理和旅游宇宙了嗎?二個(gè)世紀(jì)50年代前蘇聯(lián)工程師尤利·阿爾圖塔諾夫提出這個(gè)設(shè)想。這個(gè)想法在后來的科幻小說中經(jīng)常出現(xiàn)。

從理論上講，太空梯并小神奇，在地球赤道的海面上建造一個(gè)平臺(tái)，從靜止衛(wèi)星上降下一條長(zhǎng)達(dá)10萬千米的纜繩，把它錨定在平臺(tái)上，隨著地球同步旋轉(zhuǎn)，由于旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力恰好抵消了地球的引力，它便得到了一個(gè)向外的張力，于是將太空梯豎直起來，它就像你在頭頂上甩動(dòng)一根一頭拴著小球的繩子一樣。然后，用一個(gè)由激光或場(chǎng)提供能量的升降器在纜繩上下移動(dòng)，運(yùn)送乘客或貨物。與地球上的公共交通工具一樣，太空梯內(nèi)的列車也將設(shè)置成雙向?qū)﹂_，并在適當(dāng)高度安裝“站臺(tái)”，以便乘客和貨物上下。這些站臺(tái)實(shí)際是周定在太空梯上的空間站，它們的重量包括列車的載重乃至行駛位置應(yīng)該在最初設(shè)計(jì)時(shí)就考慮進(jìn)去，它關(guān)系到太空梯的平衡。如果失去平衡，巨大的拉扯力是很難靠太空梯本身的強(qiáng)度來抵消的。事實(shí)上，即使處于完全平衡狀態(tài)，按照計(jì)算，目前尚無一種能滿足太空梯抗拉強(qiáng)度的材料，這也是太空梯構(gòu)想面臨的又一技術(shù)難題。據(jù)現(xiàn)在材料而言，理論上抗拉強(qiáng)度能滿足太空梯需要的唯有上個(gè)世紀(jì)末發(fā)現(xiàn)的納米碳管，因?yàn)樗牟馁|(zhì)比鋼鐵堅(jiān)硬許多倍。

反物質(zhì)讓人類進(jìn)入深空

上個(gè)世紀(jì)末美國(guó)航天局推出了反物質(zhì)發(fā)動(dòng)機(jī)的初步設(shè)想。通常物質(zhì)與反物質(zhì)反應(yīng)引起“對(duì)湮滅”現(xiàn)象，它們的質(zhì)量全部轉(zhuǎn)化為能量，所釋放出的能量是現(xiàn)代航天飛機(jī)里使用的氫氧燃燒劑釋放能量的100億倍，是核電站里核裂變反應(yīng)釋放能量的1000倍，是核聚變反應(yīng)釋放能量的300倍。一片阿司旺林大小的反物質(zhì)同物質(zhì)湮滅產(chǎn)生的能量足以讓一艘飛船巡弋幾百光年，而航天飛機(jī)那么巨大的燃料箱和推進(jìn)器中的燃料完全可以用100毫克的反物質(zhì)代替。所以制造能量大、質(zhì)量輕的反物質(zhì)發(fā)動(dòng)機(jī)是最佳選擇。

目前研究的反物質(zhì)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)方案按其湮滅方式有固體核心、氣體核心、離子漿核心和粒子束核心4種。第一種湮滅是在固體核心的熱交換裝置內(nèi)進(jìn)行，產(chǎn)生的熱量將氫推進(jìn)劑加熱，然后從噴口噴出，接著的兩種是將反物質(zhì)直接與氫推進(jìn)劑發(fā)生湮滅反應(yīng)，分別以磁場(chǎng)控制產(chǎn)生帶電介子或離子漿，并通過對(duì)氫推進(jìn)劑的加熱或離子漿的噴出產(chǎn)生推力。最后一種是直接通過一對(duì)一的湮滅，然后以磁場(chǎng)控制帶電介子，并把它們直接從噴口噴射出去。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是只需要反物質(zhì)燃料，不需要推進(jìn)劑，可以極大地減少飛船的負(fù)載。使用粒子束核心發(fā)動(dòng)機(jī)的飛船速度可能達(dá)到116千米每秒，而70年代發(fā)射的旅行者1號(hào)和它相比簡(jiǎn)直就像只烏龜，只有17.4千米每秒。預(yù)計(jì)使用粒子束核心反物質(zhì)發(fā)動(dòng)機(jī)的飛船從地球到火星只需要24小時(shí)到兩個(gè)星期。

黑洞發(fā)電站給人類提供能量

隨著地球能量的日益枯竭，人類進(jìn)入了匱乏的時(shí)代。有趣的是，吞食一切物質(zhì)的可怕怪物黑洞卻潛藏著巨大的能源，供人類今后開發(fā)利用。

眾所周知，發(fā)電機(jī)是由轉(zhuǎn)子和定子組成的。導(dǎo)電的轉(zhuǎn)子在有磁性的定子中旋轉(zhuǎn)即導(dǎo)體切割磁力線，就可產(chǎn)生電流。對(duì)此，法國(guó)天體物理學(xué)家T·達(dá)摩設(shè)想，在一個(gè)帶電旋轉(zhuǎn)黑洞周圍設(shè)置一個(gè)磁場(chǎng)，由于黑洞的旋轉(zhuǎn)，就可發(fā)出強(qiáng)大的電流來。當(dāng)然，由于黑洞能量被提取，黑洞的旋轉(zhuǎn)速度將逐漸減慢，不過這是一個(gè)非常緩慢的過程。

英國(guó)著名物理學(xué)家羅杰·彭羅斯提出一種利用黑洞轉(zhuǎn)動(dòng)能的理論機(jī)制。以旋轉(zhuǎn)的克爾黑洞而言，最外邊是靜止界限，往里是視界(外視界與內(nèi)視界)，靜止界限與視界之間是能層(儲(chǔ)能區(qū))，中心是環(huán)形奇異點(diǎn)。彭羅斯設(shè)想，將一個(gè)物體逆著黑洞旋轉(zhuǎn)的方向放入黑洞的能層，這個(gè)物體的能層中被黑洞的潮汐力(前后的引力差)分裂為兩部分，一部分被黑洞捕獲落向黑洞中心，另一部分帶著從黑洞吸收的能量被拋出黑洞，回收被拋出的部分，就可利用它從黑洞中獲得的能量。

有可能控制地震或火山噴發(fā)

地震或火山噴發(fā)的能源是巨大的地幔對(duì)流。即使再有多少個(gè)千年后，人類的智慧也無法制止地幔的對(duì)流。但是控制地震或火山噴發(fā)在原理上是有可能的。我們的目標(biāo)是主動(dòng)地回避地震的危險(xiǎn)，以期在某特定的區(qū)域不發(fā)生地震，或有計(jì)劃地在特定的時(shí)間發(fā)生地震，一點(diǎn)一點(diǎn)地釋放能量。眾所周知，地震每級(jí)間能量差30倍。代替8級(jí)地震，我們可以在時(shí)間上分散為引起6級(jí)地震千次左右。如果分散為4級(jí)地震，則必須引起上百萬次地震才行。如果能發(fā)生很多次對(duì)人體沒有感覺的小地震，則可以消解大地震的發(fā)生。

那么，如何控制地震發(fā)生呢?關(guān)鍵在于地殼的性質(zhì)。構(gòu)造地殼的巖石有“結(jié)構(gòu)敏感性”，即對(duì)于非常小的物理?xiàng)l件的變化，巖石的微結(jié)構(gòu)發(fā)生大的變化，宏觀的各種性質(zhì)會(huì)發(fā)生異常變化。眾所周知，如果讓含砂的地基受到振動(dòng)，則松軟的地層發(fā)生像流出液體那樣的“液化現(xiàn)象”。同樣，反復(fù)對(duì)地殼施加微小的力，則可能使地殼的強(qiáng)度下降、變形。事實(shí)上，只要稍微改變黏土含水，則硬度有很大變化。據(jù)此，如果向地下巖石注入含表面活性劑的水并通電流等操作，則地殼的強(qiáng)度、形變以及地下水泊流動(dòng)敏感地發(fā)生變化。類似地，我們用與地震同樣的原理控制火山噴發(fā)。

責(zé)任編輯 蒲 暉