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bobcom 2022年7月1日

宇宙飞船动力从哪里来?《星际迷航》给了科学家灵感!

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童年的幻想是推动科学技术进步的动力,一些科学家从童年的梦想和电影中寻找灵感,勇于实践、积极探索。《星际迷航》是科幻经典作品,让科幻迷在浩瀚无垠的宇宙中自由飞行,可是很多科幻迷认为,宇宙飞船应该是无声的,没有发动机的,并且发出耀眼的蓝色光芒,这才是符合未来幻想中的宇宙飞船的形象。如果单靠发动机来飞行,这技术也太落伍了。

就在前不久,麻省理工学院(MIT)航空学教授、研究论文第一作者史蒂文·巴雷特(Steven Barrett)就开始研究这一领域,他所从事的研究工作就是“离子风”,这一技术的原理就是让飞行器在强大的电场里产生带电荷的氮离子,然后从飞行器的尾部喷射而出,从而产生推力,让飞行器不断向前。这一发明让飞行器的结构变得更加简单,没有没有螺旋桨或涡轮之类的东西,使得飞行器更容易修理。

当我们漫步街头,会感到清风拂面,这就是空气中的风。什么是“离子风”呢,他不是空气中的分子,而是被某种原因电离了的分子,呈现离子状态:有带正电的离子、也有带负电的离子。由这种离子构成的流体就是离子风。理论上离子风能像普通的风吹动帆船一样,也能吹动装在飞船上的太空帆,成为空间旅行的新动力。

史蒂文·巴雷特的第一个飞行器,机翼的前面可以通过600瓦的电流,电压高达40000伏。这样做的目的是为了引发“电子级联”,从而使得周围的空气中充满了电离子和能量,简而言之,就是快速的给空气充电。后,这些带电分子沿着电场流到机翼后面的第二根导线,途中与中性空气分子碰撞,并向它们传递能量。这些中性空气分子获得能量,然后从飞机后部流出来提供推力。最终结果是,推进系统完全由电力驱动,几乎是无声的,其推力重量功率比可与诸如喷气发动机之类的常规系统相比。

离子风这个概念是什么有的?它的最初作用是什么呢?与现有的降温技术相比,这种新的降温技术可以提高降温效率250%。使用该技术的离子风机的每个端部具有高电压电极,并且电极之间的电压差高达数千伏。在这种情况下,气体分子在空气中的电离产生离子风,这可以有效地带走芯片产生的热量。离子风轮机可以安装在需要散热的芯片上,这样它们就可以在没有风扇的散热中发挥强大的作用,其散热效率远高于现有的散热产品。可见,离子风最初就是为了散热的,因此它可以长时间的推动飞行器不断前进,不需要散热系统。

史蒂文·巴雷特的这一发明,将广泛应用于无人机和卫星,它可以利用太阳能在宇宙周围飞行数年时间。这一重大发明是推动者虽然是科学技术,但是背后的童年的梦想和对科学技术的追求,才是真正的动力。你们看过的科幻片给了你什么灵感!你们最想实现的技术是什么?欢迎大家在评论区留言

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