本文转自:北京邮电大学出版好吧|无线能量传输 ——外星&地球科技大比拼( 三 )
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NERVA的结构图
讲了半天 , 这些都是凌云壮志 。 现在进展到哪里了?2015年夏天 , 科学家验证了比冲达到500秒的热交换引擎 , 高比冲意味着推进系统的高效率 。 另外 , 他们成功演示了用微波为小型无人机提供10千瓦至20千瓦的飞行动力 。 无人机自由地飞来飞去 , 微波天线可以自动跟踪 。 他们还研制出了100千瓦的微波源 , 准备进行千米距离上的能量传输实验 。
在太阳能发电卫星和发射太空飞船的例子里 , 可以用激光代替微波 。 激光的方向性更好 , 能量密度也更大 。 具体说呢 , 就是把激光器作为发射端 , 光伏电池板作为接收端 。 这不是和太阳能发电很像吗?是的 , 不过激光的能量密度要大得多 , 而且可以发射到指定位置上 , 即使夜晚也可以用 。 利用激光传输能量的设想早在20世纪70年代就有了 , 如今 , 人们已经梦想了各种应用 , 涵盖陆、海、空、太空 。 太空中 , 卫星、飞船、空间站或是月球车都可以用激光束来充电 , 光束来自地球或是太阳能发电卫星 。 同样 , 激光还可以为无人机提供动力 , 甚至给海底的潜水艇或传感器充电 。 陆地上 , 在没法铺设输电线路的特殊地区或是危险的战场 , 小到士兵身上的电池 , 大到前线基地 , 都能接收地面或太空中激光器提供的能量——越说越像让我们高山仰止的外星科技了 。
现实还处于初始阶段 。 2003年 , 在美国航空航天局马歇尔太空飞行中心的大楼里 , 人们成功试飞了一个小型飞行器 , 首次实现了纯粹以激光束为动力的飞行 。 实验中 , 工作人员用功率1千瓦的红外波段激光照射一架小飞机 。 飞机底部的光伏电池板把红外线转换成电能 , 为一台6瓦的电动机供电 , 给飞机提供飞行动力 。 美国航空航天局为了推动无线能量传输的发展 , 举办了一系列能量束挑战赛(PowerBeamChallenge) , 要求参赛者设计一个能够攀爬绳索的机械装置 , 动力来自地面的无线能量传输 。 绳索有1千米长 , 由一架直升机悬吊在空中 。 这其实是在模拟太空电梯 。 2009年 , 激光动力(LaserMotive)公司胜出 , 获得了90万美元的奖金 。 现在 , 这家公司正致力无人机的激光能量传输技术 。
回到本文的标题 。 和开着飞碟四处溜达的外星人相比 , 地球人还在蹒跚学步 。 或者换句话说 , 我们还处在玩模型飞机的水平 。 千里之行 , 始于足下 , 2015年7月 , 美国航空航天局把微波推进绘入了未来推进技术的蓝图 。 如果能够成功 , 无线能量传输会给太空探索带来很多好处:首先 , 太空飞船可以反复使用 , 费用远低于传统的多级化学火箭;其次 , 因为无须点火 , 所以发射起来更安全;最后一点 , 无论是采用激光还是微波 , 能量都来自电力 , 不需要任何燃烧 , 发射与飞行不产生温室气体 , 低碳环保 。
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首次纯粹以激光束为动力的飞行实验与飞行器
在《星球大战》中 , 光剑具有举足轻重的地位 。 光剑分为开启和未开启两种状态 , 在不同状态下 , 光剑的外形也不同 。 在光剑被启动后 , 光剑内部的能量会释放并形成一道约1米长的等离子光束 。 使用光剑时 , 剑身还会发出嗡嗡声 , 这是能量磁场起作用的信号 。 在使用者手中 , 光剑几乎无敌 。 一把光剑可以拥有砍穿防爆门的能量 。 如果再加上原力的力量 , 使用者可以预测来袭的能量束 , 甚至再将它反弹回袭击者身上 。
美国物理学家、科学畅销书作者加来道雄曾在《不可能的物理学》中介绍了如何制作光剑 , 他的构想更接近《星球大战》中光剑的原型 。 不过 , 加来道雄的构想还没有被制造出来 。
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