力場(chǎng)防護(hù)罩：并非只存在于科幻故事中

程醉

在著名的科幻電影《星際迷航》系列中，最引人注目的無(wú)疑是寇克艦長(zhǎng)駕駛的“星艦”（Starship）了。這個(gè)詞來(lái)源于科幻小說(shuō)，指的是一種尚處于理論階段，用來(lái)做恒星星際航行的大型飛行器。

現(xiàn)實(shí)中，要制造出真正意義上的星艦，人類還面臨許多尚未攻克的難題。比如說(shuō)，高效的動(dòng)力與能源系統(tǒng)、封閉式生物循環(huán)系統(tǒng)等等。即便不考慮這些問(wèn)題，我們也能夠想象到，在太空中旅行充滿了危險(xiǎn)：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……一旦遇到這些情況，星艦該怎么辦呢？

如果有一種防護(hù)措施既能夠擋開(kāi)敵方的武器，又可以摧毀太空中飄浮的異物，那會(huì)是什么呢？在《星際迷航》中，力場(chǎng)防護(hù)罩絕對(duì)是保護(hù)星艦安全的首要工具。

實(shí)際上，力場(chǎng)防護(hù)罩的概念雖然出自科幻故事，但它是我們最有可能實(shí)現(xiàn)的星艦技術(shù)之一。

星艦面臨的首要威脅應(yīng)該是小行星、隕石以及敵方的導(dǎo)彈和炮火。想要對(duì)付這些威脅，最佳方法無(wú)疑是將它們通通氣化。現(xiàn)實(shí)中，唯一能達(dá)到這種效果的東西叫“等離子體”，又被稱為“電漿”。

在地球上，我們熟悉的閃電和北極光都是等離子體。在恒星內(nèi)部，等離子體的溫度高達(dá)數(shù)百萬(wàn)攝氏度，絕對(duì)能將一切物質(zhì)在瞬間汽化。

我們可以將巨大的等離子體產(chǎn)生器裝置于星艦的外部，只需要按下開(kāi)關(guān)，它們就會(huì)發(fā)射出由超熱等離子體構(gòu)成的猛烈雷暴，將太空中的艦船包圍起來(lái)。

不過(guò)，自然界中的等離子體可不會(huì)乖乖地受人類控制，幸好它又是一種很好的導(dǎo)電體，人類通過(guò)巧妙設(shè)計(jì)的磁場(chǎng)，便可以捕捉、移動(dòng)它。

在美國(guó)哥倫比亞大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室里，就有一臺(tái)能夠控制等離子體的儀器，叫作“仿星器”。它其實(shí)是個(gè)巨大的電磁室，在它里面的等離子體就不像閃電那樣“來(lái)無(wú)影去無(wú)蹤”，表現(xiàn)得十分平靜，能夠完全受控制，甚至人類還能對(duì)其隨意塑形。

不過(guò)，要在星艦的外部使用它，首先得在等離子體產(chǎn)生器旁邊裝上數(shù)百個(gè)重負(fù)荷電磁鐵。同時(shí)，由于星艦形狀并不規(guī)則，因此我們還必須小心安排每一個(gè)磁場(chǎng)，使之能重疊并包裹住星艦的每一處曲面。做好這些事情的難度很大，同時(shí)，最重要的是，等離子體的溫度可達(dá)數(shù)百萬(wàn)攝氏度，這是一把雙刃劍，運(yùn)用得好能夠防護(hù)自身，運(yùn)用不好則會(huì)“玩火自焚”。

這個(gè)思路雖然可行，但還不夠完美，是否還有其他靠譜的選擇呢？

激光是20世紀(jì)以來(lái)，人類繼原子能、計(jì)算機(jī)、半導(dǎo)體之后的又一重大發(fā)明。激光能夠以數(shù)千度高溫的光束摧毀任何物體。不過(guò)，激光束通常只有一支鉛筆一樣粗細(xì)，要想保護(hù)星艦這樣龐大的物體，就必須想辦法增加它的覆蓋面積。

在實(shí)驗(yàn)室中，科學(xué)家能夠用一束激光和幾面鏡子，做出一個(gè)激光束交叉、折射而形成的網(wǎng)格。我們可以通過(guò)增加鏡子和激光束的數(shù)量，做出一個(gè)更大的激光網(wǎng)格陣列，或者說(shuō)一個(gè)足以覆蓋飛船這樣面積的“激光柵欄”。任何通過(guò)激光柵欄的固體物質(zhì)，都會(huì)被激光產(chǎn)生的高溫在瞬間汽化。

采用激光柵欄來(lái)制造星艦的力場(chǎng)防護(hù)罩，理論上完全行得通。不過(guò)，要想在現(xiàn)實(shí)中得以實(shí)施，卻也得面對(duì)工程量浩大的問(wèn)題。因?yàn)橐雽?duì)星艦進(jìn)行全覆蓋，至少需要幾十個(gè)甚至上百個(gè)激光發(fā)射源，以及上千面用于折射激光的鏡子。同時(shí)，還需要在飛船上按照經(jīng)過(guò)詳細(xì)計(jì)算所確定的位置，對(duì)它們進(jìn)行逐一安裝。

激光柵欄系統(tǒng)一旦啟動(dòng)，激光束就會(huì)在有一定傾斜角度的鏡子之間反射，從而在星艦周?chē)纬擅芗募す鈻艡凇Ｈ魏卧噲D通過(guò)激光柵欄的敵方導(dǎo)彈都會(huì)在瞬間被摧毀。

然而，既然是柵欄的模樣，總會(huì)存在一定的空隙，如果敵方的導(dǎo)彈足夠小，小到可以穿過(guò)激光束之間的縫隙，那么對(duì)星艦仍然能夠產(chǎn)生致命的威脅。因此，我們還得設(shè)法防止這類小型導(dǎo)彈的襲擊，最佳解決辦法是在激光柵欄內(nèi)部再增加第二層防護(hù)措施。它要非常堅(jiān)固并且編制緊密，足以抵擋微小的導(dǎo)彈攻擊。

世界上最堅(jiān)韌的合成物，眼下可能非碳納米管莫屬。碳納米管又名巴基管，是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的材料。碳納米管非常細(xì)，寬度相當(dāng)于人的頭發(fā)絲的兩萬(wàn)分之一。用碳納米管織成的布料比棉布輕得多，但它的強(qiáng)度和韌性都是其他紡織品所無(wú)法比擬的。

目前，美國(guó)麻省理工學(xué)院已經(jīng)能夠用碳納米管織造出高強(qiáng)度的織物，受美軍資助的這一項(xiàng)目被列為機(jī)密，因此美軍要利用這種織物去做什么我們就不得而知了。

我們知道的是，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(jī)交疊織造而成的。目前，科學(xué)家已經(jīng)能夠織造出一毫米以上的碳納米管織物，不久之后，他們便能夠織造出數(shù)十厘米甚至更長(zhǎng)的碳納米管織物。到那個(gè)時(shí)候，碳納米管織物將成為星艦的第二層防護(hù)罩的最理想原料。

有了這層防護(hù)罩以后，無(wú)論多么微小的襲擊物，都難以讓星艦受到絲毫傷害。除非，敵人向星艦發(fā)射了激光……

對(duì)于資深科幻迷來(lái)說(shuō)，肯定知道在宇宙這種復(fù)雜的環(huán)境中，星艦面臨的威脅不僅有導(dǎo)彈和太空異物。在電影中，寇克艦長(zhǎng)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(shuō)是目前人類已知的終極科幻武器。在科幻故事里，它甚至能夠摧毀一個(gè)星球。一個(gè)“高大上”的力場(chǎng)防護(hù)罩必須能夠阻擋激光武器的攻擊，才能使星艦在漫長(zhǎng)的星際征途中得以幸存。

按照我們之前的設(shè)計(jì)，即使星艦將等離子體防護(hù)罩、激光柵欄以及碳納米管織物都安裝上，依然無(wú)法抵御激光武器的攻擊。因?yàn)榧す鉄o(wú)法阻擋激光，這是一個(gè)常識(shí)。當(dāng)一條激光束遭遇另一條激光束，就好像兩只手電筒的光交叉而過(guò)一樣，是無(wú)法擋住彼此的光的。也就是說(shuō)，如果星艦遭到激光武器的攻擊，敵方的激光就會(huì)穿過(guò)激光柵欄的防護(hù)，也會(huì)穿過(guò)碳納米管織物，一舉擊毀星艦。

現(xiàn)實(shí)中，能夠抵御激光攻擊的材料其實(shí)已經(jīng)存在。在特殊光源環(huán)境中工作的人，大多會(huì)配備一種特殊的眼鏡。在這種眼鏡的鏡片上涂抹有一層感光變色的材料。所謂感光變色，就是說(shuō)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等特殊光源對(duì)它進(jìn)行照射，經(jīng)過(guò)短短幾秒鐘時(shí)間，鏡片受照射部分的顏色就會(huì)變深，最終將光線阻擋。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星艦表面就能成功抵御激光武器的攻擊。

當(dāng)上面的這些技術(shù)共同配合使用之后，我們終于可以說(shuō)基本上做足了防御工事，完成了力場(chǎng)防護(hù)罩的安裝。雖然我們的解決辦法與電影中寇克艦長(zhǎng)的防護(hù)罩還不盡相同，但它能產(chǎn)生的作用在某些方面實(shí)際上已經(jīng)超越了電影中給出的方案。

未來(lái)的某一天，當(dāng)我們的星艦在浩瀚的銀河深處孤身巡邏，這時(shí)，敵艦突然出現(xiàn)并且逼近，準(zhǔn)備攻擊，如果你恰好是星艦的指揮官，你的第一個(gè)命令會(huì)是什么呢？

當(dāng)然是：“啟動(dòng)防護(hù)罩！”