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科学家对未来宇宙的四个大胆惊人设想

科学家对未来宇宙的四个大胆惊人设想从理论上讲,太空梯并小神奇,在地球赤道的海面上建造一个平台,从静止卫星上降下一条长达10万千米的缆绳,把它锚定在平台上,随着地球同步旋转,由于旋转所产生的离心力恰好抵消了地球的引力下面我们一起来看看吧。

科学家对未来宇宙的四个大胆惊人设想

科学家对未来宇宙的四个大胆惊人设想

连接地球与宇宙太空梯

如果制造连接静止卫星与地球表面的太空梯,那么即使不用火箭也能造访静止卫星,这不就能随心所欲地进行卫星修理和旅游宇宙了吗?二个世纪50年代前苏联工程师尤利·阿尔图塔诺夫提出这个设想。这个想法在后来的科幻小说中经常出现。

从理论上讲,太空梯并小神奇,在地球赤道的海面上建造一个平台,从静止卫星上降下一条长达10万千米的缆绳,把它锚定在平台上,随着地球同步旋转,由于旋转所产生的离心力恰好抵消了地球的引力,它便得到了一个向外的张力,于是将太空梯竖直起来,它就像你在头顶上甩动一根一头拴着小球的绳子一样。然后,用一个由激光或场提供能量的升降器在缆绳上下移动,运送乘客或货物。与地球上的公共交通工具一样,太空梯内的列车也将设置成双向对开,并在适当高度安装“站台”,以便乘客和货物上下。这些站台实际是周定在太空梯上的空间站,它们的重量包括列车的载重乃至行驶位置应该在最初设计时就考虑进去,它关系到太空梯的平衡。如果失去平衡,巨大的拉扯力是很难靠太空梯本身的强度来抵消的。事实上,即使处于完全平衡状态,按照计算,目前尚无一种能满足太空梯抗拉强度的材料,这也是太空梯构想面临的又一技术难题。据现在材料而言,理论上抗拉强度能满足太空梯需要的唯有上个世纪末发现的纳米碳管,因为它的材质比钢铁坚硬许多倍。

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反物质让人类进入深空

上个世纪末美国航天局推出了反物质发动机的初步设想。通常物质与反物质反应引起“对湮灭”现象,它们的质量全部转化为能量,所释放出的能量是现代航天飞机里使用的氢氧燃烧剂释放能量的100亿倍,是核电站里核裂变反应释放能量的1000倍,是核聚变反应释放能量的300倍。一片阿司旺林大小的反物质同物质湮灭产生的能量足以让一艘飞船巡弋几百光年,而航天飞机那么巨大的燃料箱和推进器中的燃料完全可以用100毫克的反物质代替。所以制造能量大、质量轻的反物质发动机是最佳选择。

目前研究的反物质发动机设计方案按其湮灭方式有固体核心、气体核心、离子浆核心和粒子束核心4种。第一种湮灭是在固体核心的热交换装置内进行,产生的热量将氢推进剂加热,然后从喷口喷出,接着的两种是将反物质直接与氢推进剂发生湮灭反应,分别以磁场控制产生带电介子或离子浆,并通过对氢推进剂的加热或离子浆的喷出产生推力。最后一种是直接通过一对一的湮灭,然后以磁场控制带电介子,并把它们直接从喷口喷射出去。这种方式的优点是只需要反物质燃料,不需要推进剂,可以极大地减少飞船的负载。使用粒子束核心发动机的飞船速度可能达到116千米每秒,而70年代发射的旅行者1号和它相比简直就像只乌龟,只有17.4千米每秒。预计使用粒子束核心反物质发动机的飞船从地球到火星只需要24小时到两个星期。

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 黑洞发电站给人类提供能量

随着地球能量的日益枯竭,人类进入了匮乏的时代。有趣的是,吞食一切物质的可怕怪物黑洞却潜藏着巨大的能源,供人类今后开发利用。

众所周知,发电机是由转子和定子组成的。导电的转子在有磁性的定子中旋转即导体切割磁力线,就可产生电流。对此,法国天体物理学家T·达摩设想,在一个带电旋转黑洞周围设置一个磁场,由于黑洞的旋转,就可发出强大的电流来。当然,由于黑洞能量被提取,黑洞的旋转速度将逐渐减慢,不过这是一个非常缓慢的过程。

英国着名物理学家罗杰·彭罗斯提出一种利用黑洞转动能的理论机制。以旋转的克尔黑洞而言,最外边是静止界限,往里是视界(外视界与内视界),静止界限与视界之间是能层(储能区),中心是环形奇异点。彭罗斯设想,将一个物体逆着黑洞旋转的方向放入黑洞的能层,这个物体的能层中被黑洞的潮汐力(前后的引力差)分裂为两部分,一部分被黑洞捕获落向黑洞中心,另一部分带着从黑洞吸收的能量被抛出黑洞,回收被抛出的部分,就可利用它从黑洞中获得的能量。

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有可能控制地震或火山喷发

地震或火山喷发的能源是巨大的地幔对流。即使再有多少个千年后,人类的智慧也无法制止地幔的对流。但是控制地震或火山喷发在原理上是有可能的。我们的目标是主动地回避地震的危险,以期在某特定的区域不发生地震,或有计划地在特定的时间发生地震,一点一点地释放能量。众所周知,地震每级间能量差30倍。代替8级地震,我们可以在时间上分散为引起6级地震千次左右。如果分散为4级地震,则必须引起上百万次地震才行。如果能发生很多次对人体没有感觉的小地震,则可以消解大地震的发生。

那么,如何控制地震发生呢?关键在于地壳的性质。构造地壳的岩石有“结构敏感性”,即对于非常小的物理条件的变化,岩石的微结构发生大的变化,宏观的各种性质会发生异常变化。众所周知,如果让含砂的地基受到振动,则松软的地层发生像流出液体那样的“液化现象”。同样,反复对地壳施加微小的力,则可能使地壳的强度下降、变形。事实上,只要稍微改变黏土含水,则硬度有很大变化。据此,如果向地下岩石注入含表面活性剂的水并通电流等操作,则地壳的强度、形变以及地下水泊流动敏感地发生变化。类似地,我们用与地震同样的原理控制火山喷发。

科学家对未来宇宙的四个大胆惊人设想

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