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第2章 生物仿生—雷达由来

1.黑夜的精灵带给我们的启示

在晴朗的夜空中,时而会出现忽明忽暗、闪烁不定的两颗星,随着越来越近的轰隆声,人们才逐渐可以看清:那是一红一绿的两盏灯,原来这是一架飞机在夜航。

在这漆黑俱寂的夜幕里,飞机怎么能在茫茫夜空中安全地飞行呢?这主要归功于雷达准确无误的引导。蝙蝠就是一种能在漆黑的夜空里自由飞行的特殊动物。它不仅能轻而易举地在伸手不见五指的夜里捕捉到可口的飞蛾和蚊子,而且无论怎么飞,它绝对不会跟任何障碍物发生相撞,即使是一根极细的电线,它也能十分灵巧地避开。雷达就是人们从蝙蝠身上得到启示而发明的。难道是因为蝙蝠的眼睛特别敏锐,能在黑暗的夜里看清楚所有的东西吗?

早在100多年前,科学家曾做过一次试验:在一间屋子里横七竖八地拉了许多绳子,绳子上系着许多铃铛。他们把一只蝙蝠的眼睛蒙上,让它在这个屋子里飞。蝙蝠飞了半天,科学家竟听不到屋里铃铛的任何声响,那么多的绳子,它竟连一根也没碰着。

于是科学家又做了两次实验:一次是把蝙蝠的耳朵塞上,另一次是把蝙蝠的嘴封住,让它在屋子里再飞两次。这两次,蝙蝠就像一只没头的苍蝇到处乱撞了,挂在绳子上的铃铛一直响个不停。这前后三次不同的实验证明:蝙蝠能在夜里自由自在地飞行,靠的并不是锐利的眼睛,而是用嘴和耳朵配合起来“探路”的。

科学家经过反复研究,终于揭开了蝙蝠能在夜里自由自在飞行的秘密,原来它一边飞,一边还从嘴里发出一种声音。这种声音叫做高频声波,也叫超声波。这是一种人的耳朵根本听不见的声音,但蝙蝠的耳朵却能听见。超声波从蝙蝠的嘴里发出来之后,就像波浪一样向前方推进,一旦遇到障碍物就立刻被反射了回来,传到蝙蝠的耳朵里,蝙蝠听到“回声”后就立刻改变飞行的方向,轻盈地绕过障碍物。蝙蝠就是发出一种声波通过接受碰到障碍物反射的声波来“看”东西的,科学家管这种方法叫“回声定位”。

2.打开仿生学之门

后来,科学家摹仿着蝙蝠探路的方法,利用这个“回声定位”的原理,发明了雷达和声呐,把它们分别安装在了飞机和舰艇上。声呐是一种通过声波来探测水中的物体的装置,由于声波传播速度非常慢,而且传播距离不远,一般都不会超过2千米,于是人们就利用电磁波代替声波,发明了能远距离探测目标的雷达。雷达通过它那巨大的天线不断发出高能量的无线电波,这种无线电波一旦遇到障碍物后就会立刻反射回来,显示在荧光屏上。驾驶员只要从雷达的荧光屏上,就能够把前方所有可能出现的障碍物看得一清二楚,因此飞机在夜里飞行十分安全的。

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