讓真空飛艇飛上天

淺草

1670年，意大利數(shù)學(xué)家弗朗西斯科·拉納出版了一本小冊子。在小冊子里，他描述了他的各種發(fā)明，其中包括一艘可在空中航行的“船”。草圖中，這是一艘典型的木制帆船，只不過它懸掛在4個(gè)巨大的銅球下面;每個(gè)銅球內(nèi)部都已經(jīng)抽成真空，所以比空氣輕，可以提供升力。

這個(gè)設(shè)想自然是沒有成功。因?yàn)橐胱屻~球浮起來，外殼要敲得極薄極薄才行，當(dāng)時(shí)的技術(shù)根本做不到;再說，即使造出來，一抽真空，銅球也會(huì)很快被外部空氣壓力壓扁。

但是現(xiàn)在，人們對這一設(shè)想重新產(chǎn)生了興趣。這一次，我們可能終于有了制造真空飛艇并使它升空的辦法了。

氦氣艇的缺陷

當(dāng)然，要說飛艇，那早就有了，現(xiàn)在也還在有些地方使用。最早的飛艇是充氫氣的，氫氣艇的鼎盛時(shí)期是1920年代，當(dāng)時(shí)著名的齊柏林飛艇，吊籃里設(shè)有一個(gè)餐廳和多個(gè)帶床的居住艙，載著乘客穿越大西洋，好不風(fēng)光。

這一黃金歲月在1937年的一場災(zāi)難中戛然而止，那年興登堡號飛艇在美國新澤西州失火墜毀，36名乘客死亡。但盡管如此，人類的這一乘坐如此優(yōu)雅的交通工具旅行的夢想，即使在噴氣式飛機(jī)發(fā)明之后，也從未放棄。

飛艇比起噴氣式飛機(jī)來有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。首先更環(huán)保，因?yàn)轱w艇需要更少的燃料;其次，它們不需要跑道，幾乎可以在任何地方垂直起降。

所以，后來又有了充氦氣的飛艇。氦氣是一種惰性氣體，常溫下密度僅次于氫氣，而且不會(huì)燃燒，安全可靠。

但問題是，地球上的氦氣供應(yīng)正日益減少，價(jià)格昂貴，無法讓氦氣艇投入大規(guī)模使用。而且，氦氣艇維護(hù)起來也非常麻煩，因?yàn)轱w艇上載物或卸下貨物之后，必須通過重新壓縮一些氦氣來控制浮力。這就需要像閥門和加壓儲物艙這樣的裝置，而部件越多，可能出問題的地方也就越多。

新版的真空飛艇

真空飛艇就不存在這樣的問題。卸貨之后，只要打開閥門，讓空氣進(jìn)來，額外的升力就會(huì)被平衡掉。如果想飛，就再抽空氣，可以瞬間就產(chǎn)生升力。所以，只要我們能造出真空飛艇，相比氦氣艇，那是非常實(shí)用和廉價(jià)的。

不過，制造真空飛艇又談何容易呢！由于真空飛艇沒有氣體填充，外殼就要承受巨大的空氣壓力，這就需要把外殼做得極其牢固、堅(jiān)實(shí);但如果這樣，恐怕外殼本身就已經(jīng)相當(dāng)沉重，即便內(nèi)部抽成真空，也無法將其抬升起來了。一些人寄希望于那些輕而超強(qiáng)的碳基材料，如石墨烯和碳納米管，但這些材料目前還處于實(shí)驗(yàn)室階段，無法大規(guī)模生產(chǎn)。

美國麻省理工學(xué)院的本·杰內(nèi)特相信，他已經(jīng)找到了另一個(gè)解決方案。

他設(shè)計(jì)了一種輕量級的“晶格材料”。這種材料將微小的桿狀支柱組裝成具有巨大硬度和強(qiáng)度的框架。這與起重機(jī)和埃菲爾鐵塔中常見的三角形桁架結(jié)構(gòu)背后的原理相同。杰內(nèi)特的支柱連接起來形成八面體的單元，8個(gè)三角形面可以根據(jù)需要繼續(xù)往外擴(kuò)展。它們非常輕，同時(shí)強(qiáng)度又非常大。一塊1000立方厘米的這種格子材料，重不到6克，大約僅相當(dāng)于一個(gè)小草莓的重量。

計(jì)算表明，即使用目前可用的材料制造這樣的“晶格”，飛艇外殼厚度只需要球體（假設(shè)飛艇是球形的）半徑的十分之一，就能承受大氣壓力而不會(huì)被壓扁。當(dāng)然，裝配這樣一個(gè)飛艇外殼，需要數(shù)以萬計(jì)這樣的“晶格”，工程量浩大;但沒關(guān)系，我們可以把任務(wù)交付給小型機(jī)器人來完成。外殼框架搭好后，還需要覆蓋一層薄薄的、不透水的皮膜，這會(huì)增加一點(diǎn)重量，但對升空影響不大。

飛艇時(shí)代即將回歸

如果你僅讓飛艇升到一定的高度后再抽成真空，挑戰(zhàn)的難度還可以降低。因?yàn)榈礁呖蘸笤俪槌烧婵眨饨鐨鈮狠^低，對建造飛艇外殼材料的強(qiáng)度的要求也可以降低。

你或許會(huì)問，沒抽真空之前，飛艇如何升上去呢？一種辦法是先充用太陽光加熱的熱空氣，升到指定高度后，再開始抽真空，讓飛艇繼續(xù)上升。當(dāng)?shù)竭_(dá)2萬米的高度，飛艇內(nèi)只需接近真空（不需要真空度很高），產(chǎn)生的升力就足可保證它平穩(wěn)飛行。

目前，杰內(nèi)特的設(shè)想得到了美國宇航局的支持。因?yàn)楹笳咭苍诳紤]，為了未來人類在太空居住，制造可快速組裝的抗壓外殼。

飛艇的貨運(yùn)前景十分被看好。許多人相信，盡管真空飛艇目前依然還是空中樓閣，但飛艇時(shí)代的回歸只是個(gè)時(shí)間問題。

那么載人的客運(yùn)呢？與噴氣式飛機(jī)相比，飛艇的飛行速度太慢了，在長途旅行中恐怕很難找到市場——除非是滿足一些人的好奇心和追求浪漫的心理。不過，對于短途旅行，飛艇似乎也有競爭力。因?yàn)槿藗內(nèi)装偾滓詢?nèi)的地方，一般會(huì)選擇乘火車或汽車，而飛艇的速度與兩者相當(dāng)，且不用繞彎路。此外，飛艇很適合取代渡輪，在島嶼之間運(yùn)行。

老實(shí)說，誰不想乘坐飛艇，俯瞰底下的美景，來一次這樣的浪漫之旅呢？