給月球通上輸氣管

駱昌芹

人類(lèi)將在月球以及圍繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的大型人造衛(wèi)星上，建立起一座座大型居民點(diǎn)，以便開(kāi)發(fā)月球和宇宙中的寶貴資源。這些大型宇宙居民點(diǎn)人數(shù)眾多，有的甚至數(shù)以千萬(wàn)計(jì)。除了人群以外，將來(lái)還有許多動(dòng)物，比如狗、貓、雞、豬，也都要搬上去，組成一個(gè)個(gè)繁華的世界！

可是，月球上沒(méi)有人和動(dòng)物最需要的空氣。如果用宇宙飛船從地球上載運(yùn)空氣到月球上去，每千克需要花幾萬(wàn)元的代價(jià)，不但費(fèi)用高昂，而且還不能大量地供應(yīng)，尤其是沒(méi)辦法像自來(lái)水那樣連續(xù)不斷地供給。怎么辦呢？科學(xué)家們?cè)O(shè)想了兩個(gè)辦法：一是在宇宙居民點(diǎn)栽種植物，讓植物進(jìn)行光合作用制造氧氣；二是鋪設(shè)一條長(zhǎng)長(zhǎng)的輸氣管，將地球上的空氣源源不斷地輸送到宇宙居民點(diǎn)去。

你也許會(huì)驚奇了：月球到地球的距離有38萬(wàn)多千米，別說(shuō)鋪設(shè)管子需要經(jīng)過(guò)浩瀚的宇宙空間，就是在地球上，這條將近能繞地球赤道10圈的長(zhǎng)管子，要鋪設(shè)起來(lái)又談何容易！是啊，這的確不是一件容易的事。不過(guò)，科學(xué)家們?cè)O(shè)想了一個(gè)神奇的方案，可以不用固體材料來(lái)制造這根管子，而是用“光”來(lái)構(gòu)成這根管子！

你也許會(huì)更驚奇了：光是抓不住、摸不著的東西，怎么能用它來(lái)制造管子呢？再說(shuō)，將來(lái)用“光管”輸送空氣和氧氣，氣體不會(huì)全都跑光嗎？是的，這正是當(dāng)代科學(xué)家們需要解決的問(wèn)題，也是這個(gè)新奇的方案引人入勝之處。

激光——這是大家都知道的“神光”！激光具有功率大、方向準(zhǔn)確、發(fā)散角度小、不受地球引力影響等優(yōu)點(diǎn)。此外，它還有一種人們不太熟悉的特性，即“不可滲透”性。也就是說(shuō)，一束激光在傳播過(guò)程中，能構(gòu)成一種無(wú)形的力量，使一般氣體不能穿透它！科學(xué)家們正是從這一新發(fā)現(xiàn)上，設(shè)想出宇宙輸氣管的。

一般的激光器發(fā)射的激光都是一束實(shí)心的“線”，如果用長(zhǎng)圓筒形紅寶石激光器來(lái)發(fā)射激光，那么，從它的環(huán)狀截面輸出端射出的激光就會(huì)呈管狀。你也許覺(jué)得這不好理解，那就讓我們打個(gè)比方吧：自來(lái)水龍頭流出來(lái)的水，總是一條“實(shí)心”的水線，如果在自來(lái)水龍頭出水口的中心，放上一個(gè)比出水口小一點(diǎn)的圓木塊，水就會(huì)從圓木塊周?chē)鷩姵鰜?lái)，并且會(huì)形成一根“空心”的水管！這與奇妙的“光管”的情形有點(diǎn)類(lèi)似。

在這種“光管”里，光束的分布是中心部位能量密度最小，也就是光子最少，越靠近圓周能量密度越大，也就是光子越多，到了圓周上，能量密度就達(dá)到最大，光子數(shù)量也最多，排列也最緊密，以至于氣體都不能滲透出去。這樣一來(lái)，“光管”就像固體管那樣，能“裝”氣體了！

怎么個(gè)“裝”法呢？當(dāng)激光器開(kāi)動(dòng)，“光管”形成后，氣體從“光管”的下端中心部位輸進(jìn)去，由于光子在飛速向前運(yùn)動(dòng)，所以輸進(jìn)去的氣體，就被光子“夾”帶著同時(shí)向前飛奔，這就實(shí)現(xiàn)了氣體在“光管”內(nèi)的輸送。

氣體在“光管”里的輸送，與液體在水管內(nèi)的輸送有些不同，液體在水管內(nèi)輸送時(shí)，由于水與管壁有摩擦力，因此一邊輸送一邊就減少了能量，速度也就慢了下來(lái)，這就是我們用的自來(lái)水，為什么管子越接近水塔水越急，越遠(yuǎn)離水塔水越慢的原因。氣體在“光管”里輸送時(shí)，不但不會(huì)與“光壁”摩擦失去能量慢下來(lái)，反而會(huì)因與“光壁”的接觸越走越快！這是因?yàn)椤肮獗凇辈煌诠腆w的水管壁，它是由飛速向前的光子組成的。氣體分子一碰上它，就會(huì)更快地向前輸送！這真是妙極了！

目前，科學(xué)家們?cè)O(shè)想的這種“光管”還只能在較短的距離內(nèi)做實(shí)驗(yàn)。按照目前激光技術(shù)的發(fā)展水平，如果用激光器把氣體真正輸送到月球上去，這種裝置的直徑要達(dá)到89米，月球上的接收裝置，還要比地球上的大一倍，即達(dá)到178米。這在目前還不是一個(gè)理想的實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)。但科學(xué)家們預(yù)計(jì)，隨著激光技術(shù)的突飛猛進(jìn)，將來(lái)的發(fā)射裝置，完全可以縮小到直徑只有25米，接收裝置則可縮小到50米。到那時(shí)，從地球到月球，或從地球到宇宙中的居民點(diǎn)，就可以用它來(lái)大量輸送空氣和氧氣了！

人類(lèi)的腳步已經(jīng)踏上了神秘的月球，實(shí)現(xiàn)了對(duì)月球的實(shí)地勘察，至于地球周?chē)挠钪婵臻g，人類(lèi)的探測(cè)活動(dòng)更是越來(lái)越頻繁了。大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用月球和地球周?chē)目臻g，已經(jīng)是指日可待了。這種設(shè)想的激光輸氣管，或許將在未來(lái)的大開(kāi)發(fā)中發(fā)揮不可估量的作用！

（編輯 孫世奇）