神通激光

第一节 太空城里创大业

　　追求是成功的第一步，观察是科学的金钥匙，联想是思维的双飞翼。展开双翼到广阔无垠的科学长空里去翱翔吧，它会将你带到一个瑰丽的境界！诱人的前景，科学的未来，属于那些不辞艰辛、永不收拢双翼的探索者！

　　“嫦娥奔月”、“牛郎织女”、“孙悟空大闹天宫”……在我国，流传着多少关于“天宫”的神话故事；现代的中外科幻小说或电视剧目，更是不乏有关太空城市与生活的描写。当然，人类是不会停留在神话故事、科学幻想里面的。人类正在创造条件，现代科学技术的各个领域——激光是其中的一个重要领域——正在突飞猛进地发展，人类终有一天会建立起“太空城”、“太空村”，到那里去进行科学实验，制造新材料和新产品。

　　这似乎有些蹊跷：地面上衣食住行这样方便，水、电、氧气充足，现代科学实验手段齐备，为什么要舍近求远到太空里奔波劳碌呢？原来，那里有地球上所不具备的或很难获得的实验条件，如低温、真空、失重和无菌等。在那样的特殊条件下，一些物资将具有优异的特性，一些实验会呈现出异乎寻常的现象，因而给科学技术带来新的突破，使人类获得新的生产力。

　　自从1957年第一颗人造卫星被送入环绕地球运行的轨道，人类的活动便开始向广阔无垠的宇宙空间迈进。近半个世纪以来，空间技术迅速发展，各国的侦察卫星、通信卫星、科学卫星、气象卫星、地球资源卫星纷纷到空间抢占“有利地形”。位于地球赤道上空距地面约3.58万公里的轨道，是通信卫星、电视卫星和气象卫星等安家的最佳轨道，卫星在轨道上绕地运行一周正好等于24小时，和地球自转速度相同，卫星在轨道上犹如固定不动的空间站，故叫做地球同步卫星。30年里，美国、前苏联、日本和欧洲国家争相向这条轨道上发射了约300颗卫星，这条轨道上早已是“座无虚席”，近十几年来，又有约200颗卫星发射入轨，这条轨道上真是拥护不堪。

　　在这期间，美国的“天空实验室”、前苏联的“联盟—6”和“礼炮—60”轨道站，是具有一定规模的太空实验室，也可以说是小小的太空城，宇航员们把它作为实验基地，进行了工业、农业和科学实验。

　　宇航员们把太空实验室变成一座小工厂，点燃了功率强大的炉子，熔炼和制造金属合金、复合材料、特殊玻璃和半导体晶体等制品。这些炉子产生的热高达到1000—2000℃，使少量的银、铜、铝、锌、铟、镓和锗熔化，混合成不同的均匀混合物，制造成具有独特性质的优良合金；或使晶体材料熔化后重新凝固，形成不会发生畸变的纯净结晶。这样的合金和晶体，在地球上的重力状态下是不可能制造出来的，因为地球上的重力会使熔化的元素产生分离。此外，宇航员采用电子束和等离子弧等方法，进行了材料的焊接和切割，对发展宇宙工艺学起到了积极的推动作用。宇航员还在太空实验室的植物园里观察种子发芽，将向日葵种子发芽情况拍成照片，迈出了向太空农业研究的第一步。

　　人类并不满足于地球轨道站这样的小小天地，正在计划利用航天飞机和空间站去建造大型无人驾驶的“空间建筑”——空间平台。人们将在空间平台上进行地球观测、研究陆地——海洋——大气的复杂系统，并在空间平台上建设空间工厂。人类还要在远离地球的星球上建造大规模的太空城、太空村，到那里去开采矿物、制造产品、进行科学实验。

　　人类第一座太空城将建造在哪里？我们可以肯定地回答：在月球。它是地球的“贴身卫士”。1969年7月，美国“阿波罗11号”宇宙飞船首次送两位宇航员登月，自那以后，又有12位地球的使者先后访问了月宫。他们在月球表面共安装了5块激光反射板，从地球向月球表面的激光反射板发射激光，然后，根据光速和激光往返时间，推算出地球与月球的平均距离。目前，国际天文学界共同采用的地月平均距离为384401公里。近年来，激光测月精度已经达到8厘米左右。月球上没有大气，没有大气对阳光的散射，天空总是黑黝黝的，声音不能够传播，那里是一个无声的世界，近在咫尺却要靠对讲机交谈。没有大气层保温，月面上的温差特别大，中午高达127℃，黎明前下降到零下185℃。月球上的重力很小，只相当于地球上的1/6.在地球上，一个人体重60公斤，到月球上，只有10公斤。由于这个缘故，人在月球上行走，飘飘然像腾去驾雾一般。

　　月球上，有丰富的矿藏可供开采，有了矿产资源，又可以利用那里的特殊环境条件，就地进行冶炼和加工制造。要开矿、生产，就要有工具，到那时，人类不可能从“石器时代”开始，而是要采用人类最先进的技术和设备。可以预料，激光控制核聚变可能是太空城、太空村的最好能源，还是一种开矿和生产的强力手段。激光的一大特点就是功率强大，它是一种可以产生百万度高温的强大光束，能够轻而易举地穿透坚硬的材料，能够使岩石瞬间化为灰烬，这样光束不是比任何什么样的采掘和加工的机械都厉害吗？

　　人类第二座太空城将建造在哪里？看来，火星是颗最受人类关注的行星。20世纪60年代以来，美国多次向火星发射探测器和宇宙飞船。飞船在火星上成功着陆，揭示了火星的一些奥秘。从“海盗”飞船着陆地点来看，火星上非常干燥，没有液态水，大气中含有微量的氧，温度变化剧烈，中午28℃，夜晚降到零下132℃，因而没有生物。然而，人们并没有失去寻找“火星生命”的希望，据天文观测和飞船探测，发现火星的赤道区和地下存在液态水，甚至有“大绿洲”。人类正在为登上火星做准备，美国10名女宇航员正在接受登陆火星的紧张训练，因为从地球飞往火星的3年中，女性在压力和寂寞方面有较强的心理平衡能力和适应性。火星之谜，不久就会被人类揭开。

　　人们在“太空城”里工作和生活，第一需要是什么？是氧气，因为不呼吸不行。怎么样把氧气输送到遥远的“太空城”里去呢？我们看到，自来水管把水送到千家万户，煤气管道将煤气送进每家每户。更大规模的输油管道从黑龙江省的大庆出发，经过吉林省和辽宁省，把石油送到了河北省的秦皇岛码头。那么，采用什么管道，能把氧气或其他气体从地球输送到月球的或其他的“太空城”、“太空村”里去呢？如果采用钢管、塑料管，那得有多么长啊！再说，地球和月球都在“走动”，一根38万多公里长的管子在空间里“晃动”，这简直是不可思议！

　　科学家认为，将来，激光有可能成为行星距离间输送氧气及其他气体的有效管道。可真是科学发达，无奇不有，光还能成为“管道”！

　　一根长圆筒形的红宝石激光器，它的输出端发射出来的激光光束呈管状，这样便形成了一根“激光管道”。

　　在“激光管道”中，光束分布状态是：中心“管道”部分光线稀疏，能量密度很小；周围“管壁”部分光线密集，能量密度很大。如果把一种气体通入“激光管道”，光束就会运载着这种气体沿着光的传播方向输送过去。不必担心，气体的分子或原子是不会穿透具有较高能量密度的周围“管壁”逃逸出去的。就这样，激光光束构成了一种十分奇特输送气体的管道。这种“光管”和普通的自来水管、煤气管完全不同，气体与“激光管道”管壁的摩擦不会对气体粒子产生阻力，恰恰相反，由于气体要去的方向正好和光束传播的方向一致，因而这种摩擦大大提高了光束输送气体的效果。

　　采用“激光管道”从地球上向月球上输送氧气，在激光辐射装置中必须有高精确度工作的特殊旋转装置，以便使“光管”轴线始终跟踪月球的运动。为此，在月球上要记录和接收地球发射激光的相对位置，并用校正脉冲向地球发出信号，请地球上的“回授装置”来帮忙对正。

　　此外，利用“激光管道”输送气体时，考虑到通常的温度和压力下的光的吸收和散射，会降低“光管”输送气体的能力，因此，要事先给气体预热。当把气体加热到离子状态时，输送速度就会变大。当温度达到5000-6000℃时，利用光束的压力可以很容易地加速气体运动。这样，再使激光辐射功率增大，就可以远距离输送气体物质。

　　这种“激光管道”输送氧气的设想，听来似有些玄乎，其实不然，目前已能够在有限距离内利用“光管”输送气体，将氧气从地球上通过“光管”送到月球上去，不久就会实现。

　　到太空去工作和生活，这一天已经为期不远了。到那时，人们在“太空城”里办工厂，在“太空村”里种果菜，好一派生机盎然的喜人景象。