未來,人類將在月球上以及圍繞地球運轉的大型人造衛星上,建立起一座座大型居民點,以便開發月球和宇宙中的寶貴資源。這些大型宇宙居民點上的人數眾多,有的甚至要數以千萬計。除了人類以外,將來還有許多動物也要搬到這些大型宇宙居民點上,組成另一個繁華的世界!
用什么輸送空氣
可是,在月球和大型人造衛星上,都沒有人和動物最需要的物質——空氣。如果用宇宙飛船把空氣從地球載運到月球上,運載1千克重的空氣要花上幾萬元的代價,不但費用高昂,而且不能像自來水那樣連續不斷地大量供給。
怎么辦呢?科學家們設想了兩個方案:一是在宇宙居民點上栽種植物,讓植物進行光合作用制造氧氣;二是鋪設一條長長的輸氣管,將地球上的空氣源源不斷地輸送到宇宙居民點。
你也許會質疑,月球到地球的距離,有38.4萬千米,別說鋪設管子需要穿越一段浩瀚的宇宙空間,就是在地球上,這條長度能繞地球赤道將近10圈的長管子,要鋪設起來又談何容易!
是啊,這的確不是一件容易的事。不過,科學家們想出一個神奇的點子,可以不用固體材料來制造這根管子,而是用“光”來構成這根管子!
光能裝空氣
激光——這是大家都知道的現代“神光”,它具有功率大、方向準確、發散角度小、不受地球引力影響等優點。此外,它還有一種人們不太熟悉的特性,即“不可滲透”性。也就是說,一束激光在傳播過程中,能構成一種無形的力量,使一般氣體不可能穿透它!科學家們正是從新發現的這一點上設想出宇宙空氣管的。
一般的激光器發射的激光,都是一束實心的“線”,如果用長圓筒形紅寶石激光器來發射激光,那么,從它的環狀截面輸出端射出的激光,就會呈管狀。如果你平時留意過,就會發現,自來水水龍頭流出來的水,總是一股“實心”的水流,如果在自來水水龍頭出水口的中心,放上一個比出水口小一點的圓木塊,水就會從圓木塊四周噴出來,并且形成一根空心的“水管”!奇妙的“光管”,就與它的情況差不多。
在這種“光管”里,光束的分布是中心部位的能量密度最小,也就是光子最少;越靠近圓周能量密度越大,也就是光子越多;到了圓周上,能量密度就會達到最大,光子數量最多,排列得也最緊密,以至于氣體不可能從它那兒滲透出去,這樣一來,“光壁”就像固體管壁那樣可以“裝”氣體了!
怎么輸送呢
怎樣“裝”氣體呢?當激光器開動,“光管”形成后,把氣體從“光管”的中心部位投進去,由于光子在飛速向前運動,所以投進去的氣體就被光子“夾”帶著同時向前飛奔,這就實現了氣體在“光管”內的輸送。
氣體在“光管”內的輸送,與液體在水管內的輸送有些不同。液體在水管內輸送時,由于水與管壁有摩擦力,因此一邊輸送一邊減少能量,速度也就逐漸慢了下來,這就是在自來水管越接近水塔的地方水流越急、越遠離水塔的地方水流越慢的原因。氣體在“光管”里輸送時,氣體不但不會因為與“光壁”摩擦失去能量慢下來,反而會因與“光壁”的接觸越奔越歡!這是因為“光壁”不同于固體的水管壁,它由飛速向前的光子組成。它一碰上氣體分子,就會以更快的速度向前輸送。這真是妙極了!
但按照目前激光技術的水平,如果用激光器把氣體真正輸送到月球上去,這種裝置的直徑要達到89米。月球上的接收裝置,直徑還要比地球上的大一倍,即達到178米。這在目前還不是一個理想的使用標準。
但科學家們預計,隨著激光技術的突飛猛進,將來的發射裝置完全可以縮小到直徑只有25米,接收裝置則可縮小到50米。到那時,從地球到月球或從地球到宇宙中的居民點,就可以用它來大量輸送空氣和氧氣了!