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力场防护罩:并非只存在于科幻故事中

2017-02-15

小学生学习指导(小军迷联盟) 2017年11期
关键词:星舰力场激光束

●程 醉

【未来战争】

力场防护罩:并非只存在于科幻故事中

●程 醉

在著名的科幻电影《星际迷航》系列中,最引人注目的无疑是寇克舰长驾驶的“星舰”(StarshipStarship) 了。这个词来源于科幻小说,指的是一种尚处于理论阶段,用来作恒星星际航行的大型飞行器。

现实中, 要制造出真正意义上的星舰,人类还面临许多尚未能攻克的难题。比如说,高效的动力与能源系统、封闭式生物循环系统,等等。即便不考虑这些问题,我们也能够想象到,在太空中旅行充满了危险:与小行星相撞,微小的陨石撞上舰体,甚至还可能遇到武装到牙齿的外星人……一旦遇到这些情况,星舰该怎么办呢?

如果有一种防护措施既能够挡开敌方的武器,又可以摧毁太空中飘浮的异物,那会是什么呢?在《星际迷航》中,力场防护罩绝对是保护星舰安全的首要工具。

实际上,力场防护罩的概念虽然出自科幻故事,但它却是我们最有可能实现的星舰技术之一。

用等离子体打造力场防护罩?可以,但是……

星舰面临的首要威胁应该是小行星、陨石以及敌方的导弹和炮火。想要对付这些威胁的最佳方法无疑是将它们通通气化。现实中,唯一能达到这种效果的东西叫“等离子体”,又被称为“电浆”。

在地球上,我们熟悉的闪电和北极光都是等离子体。在恒星内部,等离子体的温度高达数百万摄氏度,绝对能够将一切物质在瞬间汽化。

我们可以将巨大的等离子体产生器装置于星舰的外部,只需要按下开关,它们就会发射出由超热等离子体构成的猛烈雷暴,将太空中的舰船包围起来。

不过,自然界中的等离子体可不会乖乖地受人类控制,幸好它又是一种很好的导电体,人类通过巧妙设计的磁场,便可以捕捉、移动它。

在美国哥伦比亚大学的实验室里,就有一台能够控制等离子体的仪器,叫作“仿星器”。它其实是个巨大的电磁室,在它里面的等离子体就不像闪电那样“来无影去无踪”,表现得十分平静,能够完全受控制,甚至人类还能对其随意塑形。

不过,要在星舰的外部使用它,首先得在等离子体产生器旁边装上数百个重负荷电磁铁。同时,由于星舰形状并不规则,因此我们还必须小心安排每一个磁场,使之能重叠并包裹住星舰的每一处曲面。做好这些事情的难度很大,同时,最重要的是,等离子体的温度可达数百万摄氏度,这是一把双刃剑,运用得好能够防护自身,运用不好则会“玩火自焚”。

这个思路虽然可行,但还不够完美,是否还有其他靠谱的选择呢?

用激光栅栏围住星舰?可以,不过……

激光是20世纪以来,人类继原子能、计算机、半导体之后的又一重大发明。激光能够以数千度高温的光束摧毁任何物体。不过,激光束通常只有一支铅笔一样粗细,想要保护星舰这样庞大的物体,我们就必须要想法增加它的覆盖面积。

在实验室中,科学家能够用一束激光和几面镜子,做出一个激光束交叉、折射而形成的网格。我们可以通过增加镜子和激光束的数量,做出一个更大的激光网格阵列,或者说一个足以覆盖飞船这样面积的“激光栅栏”。任何通过激光栅栏的固体物质,都会被激光产生的高温在瞬间汽化。

采用激光栅栏来制造星舰的力场防护罩,理论上完全行得通。不过,要想在现实中得以实施,却也得面对工程量浩大的问题。因为要想对星舰进行全覆盖,至少需要几十个甚至上百个激光发射源,以及上千面用于折射激光的镜子。同时,还需要在飞船上按照经过详细计算所确定的位置,对它们进行逐一安装。

激光栅栏系统一旦启动,激光束就会在有一定倾斜角度的镜子之间反射,从而在星舰周围形成密集的激光栅栏。任何试图通过激光栅栏的敌方导弹都会在瞬间被摧毁。

然而,既然是栅栏的模样,总会存在一定的空隙,如果敌方的导弹足够小,小到可以穿过激光束之间的缝隙,那么对星舰仍然能够产生致命的威胁。因此,我们还得设法防止这类小型导弹的袭击,最佳解决办法是在激光栅栏内部再增加第二层防护措施。它要非常坚固并且编制紧密,足以抵挡微小的导弹攻击。

再试试碳纳米管织物?可以,只是……

世界上最坚韧的合成物,眼下可能非碳纳米管莫属。碳纳米管,又名巴基管,是一种具有特殊结构的材料。碳纳米管非常纤细,宽度相当于人的头发丝的两万分之一。用碳纳米管织成的布料比棉布轻得多,但它的强度和韧性都是其他纺织品所无法比拟的。

目前,美国麻省理工学院已经能够用碳纳米管织造出高强度的织物,受美军资助的这一项目被列为机密,因此美军要利用这种织物去做什么我们就不得而知了。

我们知道的是,这种利用尖端科技生产的布料,是由数十亿根碳纳米管随机交叠织造而成的。目前,科学家已经能够制造出一毫米以上的碳纳米管,不久之后他们便能够制造出数十厘米甚至更长的碳纳米管。到那个时候,碳纳米管织物将成为星舰的第二层防护罩的最理想原料。

有了这层防护罩以后,无论多么微小的袭击物,都难以让星舰受到丝毫伤害。除非,敌人向星舰发射了激光……

感光变色材料?可以!

对于资深的科幻迷来说,肯定知道在宇宙这种复杂的环境中,星舰面临的威胁不仅有导弹和太空异物。在电影中,寇克舰长的星舰被击伤或者击毁,十有八九都是敌方的激光武器所为。

激光,可以说是目前人类已知的终极科幻武器。在科幻故事里,它甚至能够摧毁一个星球。一个“高大上”的力场防护罩必须能够阻挡激光武器的攻击,才能使星舰在漫长的星际征途中得以幸存。

按照我们之前的设计,即使星舰将等离子体防护罩、激光栅栏以及碳纳米管织物都安装上,依然无法抵御激光武器的攻击。因为激光无法阻挡激光,这是一个常识。当一条激光束遭遇另一条激光束,就好像两只手电筒的光交叉而过一样,是无法挡住彼此的光的。也就是说,如果星舰遭到激光武器的攻击,敌方的激光就会穿过激光栅栏的防护,也会穿过碳纳米管织物,一举击毁星舰。

现实中,能够抵御激光攻击的材料其实已经存在。在特殊光源环境中工作的人,大多会配备一种特殊的眼镜。在这种眼镜的镜片上涂抹有一层感光变色的材料。所谓感光变色,就是说这种材料能够对光起反应。在普通光线下,镜片是透明的。但是,如果我们用紫外线灯等特殊光源对它进行照射,经过短短几秒钟时间,镜片受照射部分的颜色就会变深,最终将光线阻挡。感光变色材料遇到激光也是如此,因此我们只需将它们喷涂于星舰表面就能成功抵御激光武器的攻击。

当上面的这些技术共同配合使用之后,我们终于可以说基本上做足了防御工事,完成了力场防护罩的安装。虽然我们的解决办法与电影中寇克舰长的防护罩还不尽相同,但它能产生的作用在某些方面实际上已经超越了电影中给出的方案。

未来的某一天,当我们的星舰在浩瀚的银河深处孤身巡逻,这时,敌舰突然出现并且逼近,准备攻击,如果你恰好是星舰的指挥官,你的第一个命令会是什么呢?当然是:“启动防护罩!”

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