力場防護罩，并非只存在科幻故事中

程醉

在著名的科幻電影《星際迷航》系列中，最引人注目的無疑要算寇克艦長駕駛的星艦了?！靶桥灐币辉~來源于科幻小說，指的是一種尚處于理論階段，用來作為恒星星際航行的大型飛行器。

現(xiàn)實中，要制造出真正意義上的星艦，人類還面臨許多尚未能攻克的難題。比如說，高效的動力與能源系統(tǒng)、封閉式生物循環(huán)系統(tǒng)等。即便不考慮這些問題，也可想而知太空旅行充滿了危險，而星艦卻是十分脆弱的：與小行星相撞，微小的隕石撞上艦體，甚至還可能遇到武裝到牙齒的外星人……

如果有一種防護措施既能夠擋開敵方的武器，又可以摧毀太空中飄浮的異物，那會是什么呢？在諸多科幻小說或電影中，力場防護罩是保護宇宙飛船自身安全的主要工具。

實際上，力場防護罩的概念雖然出自科幻故事，但它卻是我們最有可能實現(xiàn)的星艦技術(shù)之一。從理論上來說，設(shè)計一款宇宙飛船的力場防御裝置將是一項浩大的工程。因為它要保護飛船不受任何攻擊，面臨的攻擊可能會比現(xiàn)在最強的彈道武器高上數(shù)百倍，甚至還要能夠折射激光束的攻擊。

所以，宇宙飛船力場防護罩勢必要堅不可摧才能勝任。

宇宙飛船面臨的首要威脅，預(yù)想中應(yīng)該是小行星、隕石以及敵方的導(dǎo)彈和炮火。對付這些威脅的最佳方法無疑是將它們通通氣化?，F(xiàn)實中，唯一能達到這種效果的東西叫等離子體。它是由部分被剝奪電子后的原子及原子團通過電離后產(chǎn)生的正負離子組成的離子化氣體狀物質(zhì)，又稱為電漿。

電漿是不同于固體、液體和氣體的物質(zhì)第四態(tài)。太陽就是由電漿構(gòu)成的，銀河系中最絢麗燦爛的天體——恒星和星云等也是。地球上，我們熟悉的閃電和北極光都是等離子體。在恒星內(nèi)部，電漿的溫度高達數(shù)百萬攝氏度，絕對能夠讓已知的一切物質(zhì)在瞬間消失。

我們可以將巨大的電漿產(chǎn)生器設(shè)置在飛船的外部結(jié)構(gòu)上，只需要按下開關(guān)，它們就會發(fā)射出由超熱電漿構(gòu)成的猛烈雷暴，將太空中的宇宙飛船包裹保護起來。

然而，自然界中等離子體似乎并不會做規(guī)則運動，而且還無法控制。不過，電漿又是一種很好的導(dǎo)電體，我們利用經(jīng)過巧妙設(shè)計的磁場，便可以捕捉、移動和加速，實現(xiàn)操控電漿的目的。

在美國哥倫比亞大學(xué)的實驗室里，有一臺能夠控制等離子體的儀器叫作仿星器。它其實是個巨大的電磁室，它內(nèi)部的藍光便是電漿。仿星器里的電漿不像閃電那么不規(guī)則且難以預(yù)測，它表現(xiàn)得很平靜，甚至可以說很穩(wěn)定。因為在這里面它是受到磁場控制的等離子體，它完全受制于磁力線。而我們可以隨心所欲地設(shè)計磁力線，讓電漿跟隨磁力線變換形式。

因此，我們不僅能夠完全控制等離子體，還能對其隨意塑形。不過，要完成對宇宙飛船塑造電漿的工作，首先得在電漿產(chǎn)生器旁邊裝上數(shù)百個重負荷電磁鐵。同時，由于飛船形狀并不規(guī)則，因此我們還必須小心安排每一個磁場，使之能重疊并包裹住飛船的每一處曲面。最后，一旦啟動防護罩，宇宙飛船就會被等離子體包住。

從理論上來說，利用可控的等離子體打造宇宙飛船防護罩的思路完全可行！

激光是20世紀以來人類繼原子能、計算機、半導(dǎo)體之后的又一重大發(fā)明。激光將光子排列成步調(diào)一致的光束，只要我們將足夠多的能量注入激光，它就能夠以數(shù)千度高溫的光束摧毀任何物體。不過，激光束通常只有一支鉛筆一樣粗細，想要保護宇宙飛船這樣龐大的物體，我們就必須想辦法增加單一激光束的覆蓋面積。

在實驗室中，科學(xué)家能夠用一束激光和幾面鏡子，做出一個激光束交叉、折射而形成的網(wǎng)格。而我們可以通過增加鏡子和激光束的數(shù)量，就能做出一個更大的激光網(wǎng)格陣列?；蛘哒f是一個能足以覆蓋宇宙飛船表面的激光柵欄。任何通過激光柵欄的固體物質(zhì)，都會被激光產(chǎn)生的高溫在瞬間摧毀。

采用激光網(wǎng)格陣列的方式來制造宇宙飛船的力場防護罩，從理論上來講完全行得通。不過，要想在現(xiàn)實中得以實施，卻還得面對工程量浩大的問題。因為要想對宇宙飛船進行全覆蓋，至少需要幾十個甚至上百個激光發(fā)射源，以及上千面用于折射激光的鏡子。同時，還需要在飛船上按照經(jīng)過詳細計算所確定的位置，對它們進行逐一安裝。

激光防護罩系統(tǒng)一旦啟動，激光束就會在有一定傾斜角度的鏡子之間反射，從而在飛船周圍形成密集的激光柵欄。任何試圖通過激光柵欄的敵方導(dǎo)彈都會在瞬間被摧毀。

然而，激光柵欄難免百密一疏，總會存在一定的空隙。如果敵方的導(dǎo)彈足夠小，小到可以穿過激光柵欄之間的縫隙，那么對飛船仍然能夠產(chǎn)生致命的威脅。

因此，我們還得設(shè)法防止這類小型炮火的襲擊。最佳的解決辦法是在激光柵欄內(nèi)部再增加第二層防護措施。它要非常堅固并且緊密，足以抵擋最微小的槍彈攻擊。

世界上最堅韌的合成物，眼下非碳納米管莫屬。碳納米管又名巴基管，是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的一維量子材料。它主要是由呈六邊形排列的碳原子構(gòu)成數(shù)層到數(shù)十層的同軸圓管。用碳納米管織成的布料比棉布還輕得多，但它的強度和韌性卻是其他紡織品所無法比擬的。

目前，美國的麻省理工學(xué)院已經(jīng)能夠用碳納米管織造出整幅寬度的面料。而受到美軍資助的這一項目，仍然被列為機密的軍事計劃。因此我們無法得知，美軍要利用這些高強度的織物去做什么用途。不過，我們知道這種利用尖端科技生產(chǎn)的布料，是由數(shù)十億根碳納米管隨機交疊織造而成。

獲得碳納米管的過程其實也并不太復(fù)雜，只要具備碳元素、合適的溫度以及晶種就可以開始生產(chǎn)。將晶種提前放置在納米管生長室里的晶片上。然后將碳元素以氣體形態(tài)，經(jīng)由特殊的管道進入到納米管的生長室，室內(nèi)再利用熱源進行超高溫加熱。生長室里的氣態(tài)碳原子便會附著于晶種所在的硅芯片上，每個碳原子和鄰近的3個原子結(jié)合，并隨之形成六角形的鍵結(jié)。加熱到一定時間之后，取出硅芯片就會看到上面長滿了黑色的碳納米管。

目前，科學(xué)家已經(jīng)能夠制造出1毫米以上的碳納米管。但可以預(yù)見的是，不久之后他們便能夠制造出數(shù)十厘米甚至更長的碳納米管。到那個時候，碳納米管織物蒙皮將成為宇宙飛船第二層防護罩的最理想材料。

對于資深的科幻迷來說，肯定知道在宇宙飛行這種復(fù)雜的環(huán)境中，飛船面臨的威脅不僅只有導(dǎo)彈和太空異物。寇克艦長的星艦被擊傷或者擊毀，十有八九都是敵方的激光武器所為。

激光，可以說是目前我們已知的終極科幻武器。在科幻故事里，它甚至還能夠摧毀一個星球。一套“高大上”的力場防護罩必須能夠阻擋激光武器的攻擊，才能夠使得宇宙飛船在遙遠的星際征途中得以幸存。

按照人們的預(yù)想，不論是安裝了等離子體防護罩，還是激光柵欄以及碳納米織物蒙皮的飛船，都無法抵御激光武器的攻擊。激光無法阻擋激光，這是一個常識。因為激光沒有質(zhì)量，就好像兩只手電筒的光交叉而過，它們無法擋住彼此的光。也就是說，飛船遭到激光武器的攻擊，敵方的激光就會穿過激光柵欄防護，也會穿過碳納米織物，一舉擊毀我們的飛船。

現(xiàn)實中，能夠抵御激光攻擊的材料其實已經(jīng)存在。在特殊光源環(huán)境中工作的人，大多都會配備一種特殊的眼鏡。在這種眼鏡的鏡片上涂抹了一層感光變色材料。所謂感光變色，就是說這種材料能夠?qū)馄鸱磻?yīng)。在普通光線下，鏡片是透明的。但是，如果我們用紫外線燈特殊光源對它進行照射，經(jīng)過短短幾秒鐘時間，鏡片受照射部分的顏色就會變深。

這種特殊材質(zhì)的分子遇到特殊光源的照射就會發(fā)生反應(yīng)，在改變形狀之后再變暗，能夠大量減少通過它們的特殊光源。最終，將這些“不速之光”完全阻擋。感光變色材料遇到激光也是如此，因此我們只需將它們噴涂于飛船外表面，就能成功抵御激光武器的攻擊。

一艘宇宙飛船在完成了這一系列的力場防護罩的安裝之后，基本上就已經(jīng)算是做足了對于能夠預(yù)想到攻擊的防御工事。雖然，我們的力場防護罩和寇克艦長的企業(yè)號星艦采取的偏折式防護罩還不盡相同，但其能夠產(chǎn)生的作用在某些方面實際上已經(jīng)超越了企業(yè)號。

未來的某一天，我們的宇宙飛船在浩瀚的銀河系深處只身巡邏。這時，敵艦突然出現(xiàn)并且逼近準備攻擊，如果你恰好是這艘飛船的指揮官，你下的第一個命令會是什么呢？當然是：“啟動防護罩！”

（編輯 文 墨）endprint