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第17章 世界未来科技(3)

2013年是观察“阿波菲斯”空间运行轨迹的最佳时机。如果观察结果证实了这块太空巨石撞击地球的可能性,搭载着无线电跟踪器的太空船将在之后的几年内启程飞往“约会”地点。此后,人们将设法使小行星偏离原来的轨道以避开地球。按照以往的习惯,科学家能够想出的最好办法可能就是往这颗小行星上发射一枚超级核弹,然后利用爆炸的反冲力改变小行星的运行轨道,或者干脆把这颗小行星炸得粉碎。但这样一来,人们又不得不考虑,在地球上空引爆核弹,可能会造成大面积的核污染。看来这种办法太冒险了,那么有没有什么更好的办法呢?

其实现在,人们已经想出了不少避免小行星与地球碰撞的方法,例如,已经有宇航研究机构制定了相关方案:发射一艘太空飞行器,利用其运行方式,对“阿波菲斯”小行星产生一股引力,使它偏离轨道而不会撞上地球:还有科学家提出:可以让太空飞行器与小行星保持相同的速度和方向,好让它们“并肩而行”。当两者达到相对静止的时候,用机械手臂去“推动一下”,改变它的运行轨道……各种想法哪种最好、哪种可行性最高,人们还没有最后定论,但毫无疑问,大家都在想办法为地球撑开一个“保护伞”,希望能更好、更安全地保护我们共同的家园——地球!

最新太空旅行法

有这么一个童话故事:一颗看起来并不怎么起眼的种子,被埋进了泥土里,只一会就长出了嫩绿色的小芽,然后开始迅速地长大,转眼工夫幼苗就长得跟成年大树一样高了,可是,它似乎并没有停下来的意思,反而越长越快,越长越高,终于冲破了云层,到达了天堂……

现在人们要进入宇宙,必须通过航天飞机才能实现,然而要进行一次航天飞行,却是一个非常复杂的过程,如果真能有个直接连接到天上的梯子,那样可容易多了。

这一梦想有望在2030年实现!届时利用先进的纳米碳管技术,人类将轻松“爬”上太空去旅行。

海空之间的太空梯

其实,修建直接通往宇宙的太空梯一直是人类的梦想。人们想像中的太空梯是这样的:“一根长达数万千米的缆绳,一头拴在海洋中的平台上,另一头则连在太空中的一个平衡锤上。缆绳随着地球一起旋转,由旋转所产生的离心力来抵消地球的引力,它便得到一个向外的张力,于是,太空梯就在地球和太空之间竖了起来。机器人升降机将沿着太空梯升降,将卫星、宇航员送入太空。”

未来将架在太空中的太空梯目前,美国的一家公司向修建“太空梯”这一伟大目标迈进了一小步:他们已经成功完成了对名为“达摩克利斯之剑”机械爬升器的试验。这是一个可以沿着一条系在高空气球上的长带子,随意爬上爬下的新型机器。此次试验被认为是为将来利用太空梯,在地球与太空之间运送货物所进行的先驱性试验。而且,试验是秘密进行的。

这家公司负责人表示:“试验在华盛顿东部的一个地点进行,之所以不透露试验地点,主要是考虑到安全原因。万一我们那个23磅(约10千克)机器人从绳子上掉下来,我们可不愿意看到有现场观众正好在它下面。”

这次试验使用了一个直径约为4米的气球,一个工作人员在地面上用安全绳将气球固定在空中,气球上还连接着一条用合成玻璃纤维制作的“绳梯”,机械爬升器沿着这条“绳梯”升降。

试验当天,爬升器成功地向天空爬了大约305米,试验相当成功。这次试验让该公司的研究人员充满了信心:还可以升得更高、应该可以利用热气球升到1500千米的高空。不过,他们还需要进行一系列的试验——对通信系统、射程传感器、全球定位系统以及气温和摄像系统等进行评估。

完美的太空梯

太空梯研究小组清楚地认识到,在他们劳动成果被充分证明可以使用之前,他们还有很长的路要走。此次试验仅仅是朝着正确的方向迈出了一步,至少试验显示,硬件设计是正确的。但是,为了保证长长的太空梯牢固可用,还必须对太空梯材料提出更高的要求,幸亏纳米材料技术的出现为达成这一理想提供了一条“捷径”。

——坚固的梯身。为了这个目的,研究人员专门在美国新泽西州建立了一个纳米技术工厂。在这家工厂里,出乎人们意想之外的坚固材料正在一米一米地生产出来,现在最迫切要解决的难题,就是用什么样的方法把这些管子连接起来,要知道,管道连接得越长,对它的稳定性要求也就越高。

——想像不到的动力。太空梯上的那架升降机上上下下是需要动力的,但几乎所有的传统动力对于它都不太合适,要么是能量传送速度太慢:要么是能量在传送过程中消耗太大。在这个问题上科学家们想到了光:光在真空中的传播速度为299792458米/秒,根据爱因斯坦的相对论,没有任何物体运动的速度可以超过光速。这样的话,当升降梯上升到几万米光源充足的高空时,就不会有能量接济不上的情况发生了。

事实上,美国宇航局早在其“百年挑战”计划中,就提出了两项有关太空梯的设想,并且把这种想法设计成了一项科技竞赛:一项是“拴绳挑战”,另一项是“波束能量挑战”。“拴绳挑战”的目的是测试碳纳米管材料的强度和重量,而“波束能量挑战”则是测试以高强度光源为动力的太空梯爬升功能。每年都有不少大学和工业界的参赛队伍报名参加这项赛事的角逐。

目前,科研人员初步估计,未来数年内就可以完成太空梯的原型设计。但是,太空梯的升降梯制作则需要多花20年的时间才能完成。与此同时,“太空梯”也存在不少技术问题需要解决,例如:如何避免低空飞行的飞机撞上爬升器的缆索。有科学家就表示,可以在地球靠近赤道的位置建立浮动基地,以保持飞机的航线始终是500千米的距离。

人类的这一梦想真的会实现吗?期待着这一天的早日到来!

未来太空探索者

昆虫是生生不息自然界中的重要一员,它们在地球上已经生活了至少3亿多年,现在全世界的昆虫大约有100万种以上,占所有动物的2/3。昆虫在我们的生活中无处不在,其分布范围极为广泛,从赤道到两极,从海洋、河流到沙漠,甚至上到世界最高峰——珠穆朗玛峰,下至几百米深的土壤里,地球上几乎所有角落里都有昆虫的身影。

正因为昆虫有着极强的环境适应能力,因此科学家希望能模仿它们做出机器昆虫,以用来探测其他星球上的各种复杂环境。

慢得像蜗牛的“勇气”和“机遇”

2004年1月,“勇气”号和“机遇”号探测车成功登陆火星表面,实现了人类探索太空历史性的突破。它们向地球每一次发送回来的资料数据,都足以让科学家们激动不已。

不过,凡事很难十全十美,这两辆探测车的行进速度实在让人难以忍受,在长达20个月的时间里,“勇气”号和“机遇”号分别只行驶了4.8千米和5.7千米。“机遇”号因为陷到一个30厘米高的沙丘而足足被困了一个月:为了攀登地面高度仅82米的小山峰,“勇气”号竟花费了14个月的时间,速度慢得就像蜗牛在爬。

小昆虫大启发

制造机动性能好、功能多、耗电量少的探测车一直是科学家们努力不懈的追求。怎样才能制造出性能更好的探测机器人呢?科学家们想到了昆虫那超强的适应能力,一些研究人员打算向昆虫学习,把昆虫的这一特点运用到即将研制的机器昆虫上去。

在美国西部有一个专门研究生物机器人的实验室,这个研究团队正在研制一种有6条腿的机器人。它的外形看起来几乎就跟蟑螂一模一样,不过尺寸却被放大了近20倍。在实验室里,科学家们先利用慢镜头录像仔细分析了蟑螂的行动方式,然后将这种昆虫的关节结构全部照搬到了机器人身上。机器人的腿共分为5个部分,通过压缩空气促“机器昆虫”的雏形使机器人“腿关节”运转,但这种设计非常费电,也很复杂,任何一个部分失灵都可能使整个机器人瘫痪。

因此,科学家们打算把这个机器爬虫进行简化,制作出另一种机器人。把6条腿换成6个装着轮子的腿,每个“腿轮”由3条“小腿”环绕组成一圈,看起来就像带有缺口的轮子。随着轮子的转动,每个腿轮上的3只脚依次着地,推动机器人向前进。这样,机器人仅靠一台发动机,就可以驱使6个腿轮同时运转了,复杂程度也大大降低。

这种机器人的前部还装有2条触角,当碰到障碍物的时候,这两条触角能帮助它判断是绕开、爬过去、还是钻过去。机器人以中间两个腿轮的轴为分界点,分为前后两个部分,当它遇到较大障碍物时,还能像蟑螂一样将前半身抬起,后面4条腿负责提供前进的动力,前面2条腿负责向上攀爬——这些特征都使它和蟑螂的运动方式非常相像,

传统机器探测车还有其他一些缺点。比如,人们是在地球上,通过远程遥控对探测车进行控制的,这样会使每个指令从发出到返回,中间有40分钟的延迟。因此研制出能够完全“自我控制”的机器人是非常重要的,要想通过精确编程来控制6条腿的机器昆虫前进步伐,几乎是不可能做到的,科学家只好再次将目光转向了仿生学。

“机器蝎子”诞生了

据说,德国不莱梅大学的机器人研制小组,在研究了多种动物运动的生物学机制基础上,正在制造一种有8条腿的机器蝎子。要知道,在动物体内因为有许多神经元连接在一起,所以才能控制肌肉有节奏地收缩和伸展,最终控制运动。机器蝎子体内,则通过电路来模仿这些神经元,产生有节奏的信号,控制发动机操纵每条腿上的关节运动。

机器蝎子内部装有许多传感器,用来探测身体、关节、足端的倾斜程度,这些信息再返回给电路进行处理,以确保机器蝎子能在起伏不平的地面上顺利行走。它可以平稳地走过岩石、沙地和陡坡,当传感器感到机器蝎子被绊住时,它们会马上启动预先设定好的程序进行复位。这种机器蝎子还有一个了不起的能力:如果不小心翻了身,它不会像真的蝎子那样动弹不得,它的腿可以翻转过来,使它继续行走。

英国航天中心的机器人专家说:“大约在15年内,轮式探测车就很难再胜任科学探索活动的要求。”这位专家正和其他仿生学家一起研究可能用于太空探索的仿生技术。他说:“为了保证太空探索任务源源不断地传回新数据,这种受生物启发的创新是不可缺少的,将来机器昆虫将在太空中大有作为。”

时髦的太空宾馆

假如问:你最想去的地方是哪里?是中国西藏的布达拉宫、埃及的金字塔、还是美国的夏威夷海岸?也许你会说:“我最想到月亮上去看看嫦娥的宫殿。”

“太空旅游”正在西方许多国家兴起,其中乘坐太空飞船沿太空轨道飞行的价格为一个人2000万美元。目前,有好多位世界级大富翁已经纷纷向美国太空总署提交了太空旅行的申请。

太空旅游的前景十分看好,高额的利润也促使更多的商家把目光投向太空深处。为此,美国一个酒店业大亨正在筹建宇宙中第一个轨道太空宾馆,并准备在2030年发射到指定的轨道太空站,到时人类将拥有第一个太空宾馆!

世界上最贵的住宿

据保守估计,这个宾馆最便宜的底层房间价格将为每人每天100万美元,最贵的则要790万美元。虽然价格不菲,但比起每人2000万美元的太空之旅,790万美元的房价将显得十分划算。在这个面积为330平方米的太空宾馆内,人们将看到地球以每小时2.8万千米的速度飞过窗边;能够亲身体验到最奇特的无重力环境;亲眼目睹地球家园的日夜更迭,而且在太空站公转一圈的90分钟里,有一半时间还能用肉眼远眺银河中那些平时难得一见的星星。

其实,早在几十年前就有人提出过类似的想法,当时人们只认为这不过又是一个科幻作家的最新作品罢了。然而,罗伯特·比奇洛正在赌上他全部财产中的5亿美元,他“鹦鹉螺”太空轮打算要在不长的时间里把这个梦想变成现实。

罗伯特·比奇洛一向对宇宙有着浓厚的兴趣。早在十几年前,他就把几百万美元投向UFO和超自然现象的研究,并在1995年建立了私人的“探索科学国家研究所”。

会膨胀的“鹦鹉螺太空舱”

比奇洛打算建设的这座太空宾馆实际上是太空舱的一种。为了实现自己的伟大理想,比奇洛专门为此成立了一家“比奇洛航空公司”,太空宾馆的每一个设计、建造细节都将在这所公司里完成。现在就让我们以参观者的身份,参观一下这家公司吧!

比奇洛航空公司位于美国拉斯维加斯市郊,在那里,它拥有2栋厂房。其中的B大楼是该公司的半公开部分,而大部分实质性的工作都在A大楼中完成。

A大楼是一幢没有窗户的房子,占地面积有7400多平方米,里面陈列着比奇洛的宝贝——“鹦鹉螺太空舱”模块的全尺寸实体模型。这是两个13.7米长、直径6.7米的模块,它们藏身于大楼深处的黑暗中。走近细看,它们通体白色,上面还覆盖着美国国旗。太空舱旁边的楼梯引导着我们爬上去,进入它们的内部,领略有史以来最大的人造太空舱模块。

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