光壓飛行

陽光照到你臉上，是否感覺到有一點(diǎn)很小的壓力？你或許不知道，就是這點(diǎn)壓力能推動(dòng)飛船前行。以光壓為動(dòng)力的太陽帆飛船，已經(jīng)漸行漸近了！

陽光有壓力

站在風(fēng)口，人會(huì)被吹個(gè)趔趄，這是為什么？道理很簡單嘛，空氣流動(dòng)形成風(fēng)，風(fēng)吹動(dòng)你。一束陽光照射到身上，雖然人感覺不到，但光壓確實(shí)存在。

你可能會(huì)有疑問，陽光怎么會(huì)對物體產(chǎn)生壓力？其實(shí)，光是由許多“小微?！毙纬傻?，這些“小微?！苯泄庾?。光子匯聚在一起，以光線的方式“向前沖”，就會(huì)類似水流一樣給物體帶來壓力。只是這種壓力太小，人體幾乎感覺不出來。

科學(xué)家做過這樣的實(shí)驗(yàn)：將“輕若鴻毛”的薄片放到真空管里，然后用陽光照射它。薄片就會(huì)被陽光的“沖擊力”推動(dòng)著向前跑—看來，陽光的壓力可以變成物體前進(jìn)的動(dòng)力呢。

光壓的幻想

利用光壓能實(shí)現(xiàn)哪些科學(xué)幻想呢？

科幻作家這樣狂想過：制造一艘太空飛船，飛船上不需要傳統(tǒng)動(dòng)力設(shè)備，只需要“插上”一面很大的太陽帆，讓陽光壓力推動(dòng)太陽帆。只要陽光能照射到的地方，太陽帆飛船便能到達(dá)。

這樣的太陽帆飛船靠譜嗎？當(dāng)然靠譜。雖然1平方米太陽帆面上產(chǎn)生的推力還不到1只螞蟻的重量，但是如果太陽帆面做到足夠大，小螞蟻的力量一定能聚積成大象的能量。再說飛船在太空中運(yùn)行處于失重狀態(tài)，又無空氣阻力，并不需要太大的動(dòng)力。研究表明，太陽帆的直徑達(dá)到500米時(shí)，只要表面光滑平整，它接受到的“光動(dòng)力”可供太空飛船以24萬千米/時(shí)的速度向遠(yuǎn)離太陽的方向飛行—這個(gè)速度是火箭的6倍。經(jīng)過15年的航程，乘坐這樣的飛船就能飛行到太陽系邊緣，繼而進(jìn)入另一個(gè)恒星系，再利用另一個(gè)恒星的光動(dòng)力繼續(xù)飛行。

“光壓發(fā)電機(jī)”也被人們狂想出來了。如果把光壓風(fēng)車也做到足夠大，陽光一照，它就“呼呼”地轉(zhuǎn)動(dòng)起來，光能就轉(zhuǎn)換成了動(dòng)能，將光壓風(fēng)車連接到發(fā)電機(jī)上，新一代的太陽能發(fā)電裝置就產(chǎn)生了。依靠光壓發(fā)電機(jī)，我們將獲得取之不盡、用之不竭的清潔能源。

物理學(xué)家弗里德曼畢生致力于太陽帆飛船的研制，早在1976年他就向美國航空航天局提出，建造一艘擁有64萬平方米太陽巨帆的飛船飛向哈雷彗星進(jìn)行探測。但美國航空航天局認(rèn)為，這個(gè)設(shè)想太“離譜”，沒有采納。他后來離開美國航空航天局，組建了自己的“行星協(xié)會(huì)”，聯(lián)絡(luò)更多的科學(xué)家致力于太陽帆飛船的研制。終于，他在2001年制造出第一面太陽帆，可惜這面太陽帆在地面試驗(yàn)過程中短路燒毀。后來弗里德曼又經(jīng)歷了多次失敗。然而，失敗并沒有讓弗里德曼放棄，他堅(jiān)信太陽帆飛船一定會(huì)成功……

明星材料

最近，南開大學(xué)的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)尋找到一種可以制造太陽帆的石墨烯材料。這種石墨烯材料具備“光動(dòng)”飛行能力，單位面積材料產(chǎn)生的推力是傳統(tǒng)光壓推動(dòng)的1000倍。

今年1月美國發(fā)射了迄今為止最大的太陽帆試驗(yàn)飛行器，它的太陽帆面積為1200平方米，可產(chǎn)生32牛的推力。同樣面積的太陽帆，如果使用這種新型石墨烯材料，其推力就可達(dá)32千牛。這一技術(shù)有望改變未來太空航行的面貌，大大加快人類遨游宇宙的速度。

能將“光動(dòng)力”放大的石墨烯材料，立即成為太陽帆飛船研發(fā)界的“明星”。讓我們來看看這種石墨烯的光壓飛行實(shí)驗(yàn)：研究人員將一個(gè)重為4毫克的形似海綿的圓餅狀三維石墨烯材料放置到真空管中，然后用光源“推動(dòng)”一下，該物體瞬間發(fā)生了水平或豎直方向的位移，最大移動(dòng)距離達(dá)到40厘米。這“輕輕一照便會(huì)大動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，真是令人興奮。

別小看這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，這是科學(xué)家第一次用“光動(dòng)力”來推動(dòng)一個(gè)物體。在未來，石墨烯讓光動(dòng)力走進(jìn)尋常百姓家，汽車也許只要用光一照，就可以帶你周游世界了。