中國“光壓飛行”技術(shù)領(lǐng)先世界

喬喻

在水中游泳，你會感覺呼吸不那么通暢，因?yàn)樗兴畨?，水的壓力擠壓肺部。站在風(fēng)口處，你會感到走路更費(fèi)力，空氣流動(dòng)形成風(fēng)，說明空氣是有氣壓的?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，當(dāng)陽光照射在物體上時(shí)，也會對物體產(chǎn)生作用力，這種力就源于“光壓”。

你當(dāng)然會有疑問，陽光怎么會對物體有壓力呢？光線是由許多小微粒向前運(yùn)動(dòng)形成的，這些小微粒叫光子。光子匯聚在一起，以光線的形態(tài)向前沖，就會像水流、氣流一樣給物體帶來壓力。只是這種壓力太小，人體根本感覺不出來。

天文學(xué)家開普勒在觀測慧星時(shí)，看到所有彗星的長尾巴都指向太陽的反方向，似乎是從太陽上有風(fēng)吹起了慧星的尾巴。開普勒認(rèn)為是陽光的沖擊力對慧星的尾巴施加了力量，這是科學(xué)家第一次感知到“光壓”的存在。

科幻作家這樣狂想過：有一艘太空飛船，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”，只要陽光能照射到的地方，飛船便能到達(dá)?！疤柗w船”

想得很美，靠譜嗎？雖然1平方米太陽帆面上產(chǎn)生的推力還不到1只螞蟻的重力，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力量。

其實(shí)，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。當(dāng)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”就可供飛船以每小時(shí)24萬千米的速度向遠(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，利用另一個(gè)恒星的“光動(dòng)力”繼續(xù)飛行。

如果陽光照進(jìn)微觀世界，陽光的壓力值將變得非常強(qiáng)大。科學(xué)家用納米材料做成了許多“微機(jī)器”，光動(dòng)力對于這些納米級的機(jī)器來說是巨大的。比如科學(xué)家正打算用光子來取代電子，讓“光壓”代替電壓驅(qū)動(dòng)計(jì)算機(jī)運(yùn)行，制造“光子計(jì)算機(jī)”。如果說“光子計(jì)算機(jī)”擁有駿馬一般的速度，那么目前的電子計(jì)算機(jī)只能算龜速了。

很多國家都在研發(fā)太陽帆飛船，我國南開大學(xué)也有一群科學(xué)家致力于此。他們尋找到了一種可以制造太陽帆的石墨烯材料，石墨烯材料可以將微弱的光壓放大1000倍以上，這一研究成果在國際上反響很大。以前太陽帆飛船試制的失敗并不是光壓原理的失敗，而是材料應(yīng)用的失敗。

我們到南開大學(xué)實(shí)驗(yàn)室去看一看吧：研究人員將一份重為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，在光源的推動(dòng)下，“海綿”瞬間發(fā)生了水平或豎直方向的位移，最大移動(dòng)距離可達(dá)40厘米。

也許在不久的將來，能放大光動(dòng)力的石墨烯可以改變許多日常設(shè)備的動(dòng)力源，讓光動(dòng)力走進(jìn)尋常百姓家。