“激光输气管”——把月球变成人类的第二个家园

作者: 骆昌芹

有科学家预言,随着科技的进步,人类将会在月球上建立起一座座大型基地,以便开发月球上的宝贵资源。可是,月球上没有人类最需要的氧气。如果用宇宙飞船从地球上运载氧气到月球,不但费用高昂,而且不能大量供应。怎么办呢?科学家提出了一个奇妙的想法——铺设一条长长的输气管道,将地球上的氧气源源不断地输送到月球上去。

月球基地模拟图

遥遥相对的地球与月球

同学们也许会觉得不可思议:月球到地球的平均距离为38.4万千米,就算在地球上铺设一条这么长的输气管道也是困难重重啊!而且,这条管道该用什么材质来打造呢?科学家再次给出了答案——打造一条“激光输气管”。

神奇激光,最佳材料

也许大家都知道,激光具有功率大、方向准确、发散角度小、不受地球引力影响等优点,同时它还有一种不太为人熟知的特性——“不可渗透”性。也就是说,一束激光在传播过程中,气体是不能穿透它的。科学家正是从激光的这个特性出发,设想出“激光输气管”的。

一般的激光器发射的激光,都是实心的光束,如果用长圆筒形状的红宝石激光器来发射激光,那么从它的环状截面输出端射出的激光,就会呈管状。同学们可能不容易理解,那就打个比方吧,自来水龙头流出来的水总是一条实心的水线,但是在水龙头出水口的中心,放上一块比出水口小一点的圆木块,水就会从圆木块周围喷射出来,形成空心“水管”!神奇的“激光管”,就跟它的情况差不多。

红宝石激光器

射向太空的激光

在这种“激光管”里,光束的分布情况是中心部位能量密度最小,光子也最少;越接近边缘,能量密度越大,光子也越多;到了最外围,能量密度达到最大,光子数量也最多,排列也最紧密,就像一道“光壁”一样,让气体不可能从它那儿渗透出去。

光子“夹带”,飞速向前

现在输气管的问题已经解决了,可怎么把氧气输送到月球呢?

当激光器开动,“激光管”形成后,再把气体从“激光管”的中心部位投进去,由于光子在飞速向前运动,所以投进去的气体就会被光子“夹带”着向前飞奔,这就实现了气体在“激光管”内的输送。

气体在“激光管”里的输送,与液体在水管内的输送有些不一样。液体在水管内输送时,由于水与管壁有摩擦力,因此一边输送一边就减少了能量,速度也会逐渐慢下来。这就是为什么自来水管越接近水塔的地方,水的流速越快;越远离水塔,水的流速越慢。而气体在“激光管”里输送时,其不但不会与“光壁”摩擦减少能量慢下来,反而会因为与“光壁”的接触越跑越快。这是因为“光壁”不同于固体的水管壁,它是由飞速向前的光子组成的,而光子一旦碰上气体分子,就会推动它以更快的速度向前。

目前,科学家设想的这种“激光管”,还只能在较短的距离内完成气体输送。按照现在激光技术的水平,如果要用激光器把气体真正输送到月球上去,这种装置的直径要达到89米,月球上的接收装置,还要比地球上的大一倍,即直径达到178米。这明显不是一个理想的实用标准。科学家预计,随着激光技术的突飞猛进,将来的发射装置完全可以缩小到直径25米,接收装置则缩小到直径50米。到那时,就可以用“激光管”向月球输送大量的氧气了!

人类已用双脚踏上了神秘的月球,而大规模开发月球,已经不是可望而不可即的事情了。“激光输气管”将在未来的月球大开发中,发挥出不可估量的作用!

奇特的光子

荒凉的月球