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牵引光束
发布时间： 2011-11-05 | 在经典科幻作品《星际迷航》中，牵引光束驱动着飞船在太空中行进，捕获飘浮的太空舱和诱捕逃走的敌人。现实中，移动如此巨大物体还只是个幻想，但NASA的研究人员正着手找寻一种激光，用来运输微小粒子，最终实现用牵引光束收集太空样本的新设想。
1、概述
“牵引光束（Tractor Beam）”是能捕获并移动物体的装置。在经典科幻作品《星际迷航》中，牵引光束驱动着飞船在太空中行进，捕获飘浮的太空舱和诱捕逃走的敌人。 不只是科学小说作家对“牵引光束”的想法感兴趣，科学家们正致力于研发这种装置实现“隔空取物”。最近，NASA投资了10万美元的经费进行激光“拖拽”交通工具的研究，这些交通工具包括火星漫游车和轨道太空飞船。 这一项目的首席研究员保罗?斯泰斯利表示，一旦用光传输物体的方法研制成功，就可用来收集太空样本，最终将粒子、分子等从火星车“拖拽”到轨道中的航天器。当然，在现有的技术条件下，无法移动火星漫游车等巨大物体。
2、最新研究 其实，NASA用于收集外星样本的技术有很多种。1999年发射的“星尘”探测器是用气凝胶收集，而下一次的火星漫游计划用钻头、小铲来收集其表面的样本，然后由漫游者携带的多种仪器，其中包括戈达德制造的火星样本分析工具包来详细分析。但这些技术使用成本太高，样本收集范围有限。 NASA将开启的新研究，则是试图利用“牵引光束”来运输粒子、单个分子、病毒、核糖核酸和全功能细胞，最终将颗粒从火星车“拖拽”到轨道中的航天器上。
3、三种实现技术 新研究计划采用3种不同的方式，对3种激光技术深入研究，以确定哪种技术最合适收集样本。 第一种是光涡流或“光镊”技术。通过两束反方向的衍射光束产生环状光纹，将粒子限定在重叠光束的暗核心部位。根据实验室测试显示，交替转换其中一束光的强弱，会使陷落粒子周围的空气加热，粒子会沿着环的中心移动。但此技术需要一种特殊的环境。 第二种是用光学螺线管束。实验显示，它能捕获粒子并给它施加一个和光源反方向的力，将粒子沿着光束拉回来。与光涡流不同的是，这种技术只需要电磁效应，因此能在真空环境操作。在没有空气的行星上，用这种方法分析样本非常理想。 第三种是用贝塞尔激光束，这目前还只是理论，从未在实验室演示过。研究小组成员戴米特里斯?波里奥斯说，普通激光会在墙壁上留下一个小点，而贝塞尔激光则会打出一串同心光环，就像在池塘里投下一块石头，泛起的层层涟漪。根据这一理论，这种激光束能沿着目标物体的路径引发电磁场。发射出去的光被电磁场向前方散射，由此将目标物沿光束运动反方向拉回来。 研究人员表示，这是尚无人研究的全新应用领域。一旦选中一种技术，他们将为此设计一个可行的系统，争取更多资金将这种技术进一步发展推进。 相关链接
(科技日报) |
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