力场防护罩：并非只存在于科幻故事中

四川省南充市纤维检验所 陈春全

力场防护罩：并非只存在于科幻故事中

四川省南充市纤维检验所 陈春全

在著名的科幻电影《星际迷航》中，最引人注目的无疑就是寇克舰长驾驶的星舰了。但在现实中，想要制造出真正意义上的星舰，人类还面临许多尚未攻克的难题。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，也可想而知太空旅行中充满了危险：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……

如果有一种防护措施既能够抵挡敌方的武器，又可以摧毁太空中漂浮的异物，那会是什么呢？在诸多科幻小说和电影中，力场防护罩都是保护宇航飞船自身安全的主要工具。实际上，力场防护罩的概念虽然出自于科幻故事，但它却是我们最有可能实现的星舰技术之一。

等离子体

宇航飞船面临的首要威胁，预想中应该是小行星、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，唯一能够实现这种效果的东西叫“等离子体”。它是由部分电子被剥夺后的原子及原子团被电离后产生的正、负离子组成的离子化气体状物质，又被称之为“电浆”。

电浆是不同于固体、液体和气体的物质第四态。太阳就是由电浆构成的，银河中最绚丽灿烂的天体恒星和星云等也是。地球上，我们熟悉的闪电和北极光也都是等离子体。在恒星内部，电浆的温度高达数百万摄氏度，绝对能够将一切物质在瞬间气化。然而，自然界中的等离子体似乎并不会做规则运动，而且还无法控制。但幸运的是，电浆又是一种很好的导电体，我们利用经过巧妙设计的磁场，便可以对其进行捕捉、移动和加速。

在美国哥伦比亚大学的实验室里，有一台能够控制等离子体的仪器，叫做“仿星器”。它其实是个巨大的电磁室，其内部的蓝光便是电浆。“仿星器”里的电浆不像闪电般不规则且难以预测，它表现得很平静，甚至可以说是很稳定。因为在这里面它是受到磁场控制的，完全受制于磁力线。而我们可以随心所欲地设计磁力线，让电浆跟随磁力线变换形式。

不过，要完成对宇航飞船塑造电浆的工作，首先得在电浆产生器旁边装上数百个重负荷电磁铁。同时，由于飞船形状并不规则，我们还必须小心安排每一个磁场，使之能够重叠并包裹住飞船的每一处曲面。最后，一旦启动防护罩，宇航飞船就会被等离子体包住。

仿星器

激光栅栏

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。激光将光子排列成同调的光束，只要我们将足够多的能量注入其中，它就能够以数千摄氏度的高温摧毁任何物体。不过，激光束通常只有一支铅笔那样粗，想要保护宇航飞船这样庞大的物体，我们就必须想办法增加单一激光束的覆盖面积。

在实验室中，科学家利用一束激光和几面镜子，做出了一个激光束交叉、折射而形成的网格。而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，或者说是一个足以覆盖宇航飞船全部面积的“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瞬间气化。

不过，要想在现实中得以实施，却也面临着工程量浩大的问题。因为要想对宇航飞船进行全覆盖，至少需要几十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。

并且，激光栅栏也难免会存在一定的空隙。如果敌方的导弹足够小，小到可以穿过激光栅栏中的缝隙，那么对飞船仍然能够产生致命的威胁。解决这个问题的最佳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，足以抵挡最微小的枪弹攻击。

碳纳米织物

世界上最坚韧的合成物，眼下非碳纳米管莫属。碳纳米管，又名“巴基管”，是一种具有特殊结构的一维量子材料。它主要是由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管。碳纳米管非常纤细，只有五十个原子的宽度，相当于我们头发丝的两万分之一粗细。用碳纳米管织成的布料比棉布还轻得多，但它的强度和韧性都是其他纺织品无法比拟的。

目前，美国麻省理工学院已经能够用碳纳米管织造出整幅宽度的面料。而受到美军资助的这一项目，仍然被列为机密的军事计划。因此我们无法得知，美军要利用这些高强度织物去做些什么。不过，我们知道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。

科学家现在已经能够制造出1毫米以上的碳纳米管。但可以预见的是，不久之后他们便能制造出数十厘米甚至更长的碳纳米管。到那个时候，碳纳米管织物蒙皮将成为宇航飞船第二层防护罩的最理想材料。

碳纳米管

感光变色材料

对于资深的科幻迷们来说，肯定知道在宇宙飞行这种复杂的环境中，飞船面临的威胁不仅只有导弹和太空异物。寇克舰长的星舰被击伤或者是击毁，十有八九都是敌方的激光武器所为。

按照我们的预想，即使是安装了等离子体防护罩、激光栅栏以及碳纳米管织物蒙皮的飞船，都无法抵御激光武器的攻击。激光无法阻挡激光，这是一个常识。因为激光没有质量，就好像两只手电筒的光交叉而过，它们无法挡住彼此。也就是说，一旦飞船遭到激光武器的攻击，敌方的激光就会穿过激光栅栏，一举击毁我方的飞船。

但现实中，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，大多都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。因此，这种材料能够大量减少通过它们的特殊光源，并最终将这些不速之光完全阻挡，而我们只需将它们喷涂于飞船外表面就能成功抵御激光武器的攻击。

一艘宇航飞船在完成了这一系列的力场防护罩安装之后，基本上就算是做好了一切能够预想到的防御准备工作。虽然我们的力场防护罩和寇克舰长的“企业号”星舰采用的偏折式防护罩还不尽相同，但其能够产生的作用在某些方面已经超越了“企业号”星舰。

未来某一天，当你指挥着一艘宇航飞船在浩瀚的银河深处只身航行时，突然发现敌舰正在逼近，你的第一个命令会是什么呢？当然是：“启动防护罩！”