为飞船建个磁场防御盾
2017-11-29 13:50:44    《中国中学生报》 人参与 0评论
  一百年前,人类还梦想着像小鸟一样在天空中飞翔,现在把人送上太空早就不是新鲜事儿!到太空去旅游,可以观赏到壮观的太空景色:宇宙中的神秘星系、黑洞,激发了我们对未知世界的无尽探秘。现在,就让我们乘坐太空号0 07 宇宙飞船,一起去看看外太空的神秘世界。
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  在经典科幻美剧《星际迷航》中,企业号飞船遇到危险时,不管遭遇到了辐射伤害还是陨石导弹,柯克船长都会大喊:“ 快启动防御盾!”此时,飞船周围会出现一种椭球形的力场防御盾,来保护飞船和船员的安全。
  力场防御盾仍是一个很难实现的科幻概念。不过,我们人类要想在不远的未来进行长途太空航行,比如前往火星,那么就需要考虑如何减少来自太空辐射的伤害。
 
危险的太空
  太空看上去很空旷,但事实上那里存在很多高能粒子,部分来自于宇宙深空的宇宙射线,大部分来自于太阳风。太阳风是太阳产生的超高速等离子体流,大部分成分是等离子氢流。其中,等离子体通常被描述为除了固体、液体和气体之外第四种物质状态。如果对物质不断加热,就会从固体、液体、气体,最后电子就能摆脱原子核,变成一团由离子和自由电子组成的物质。
  太阳风能以极高的速度传播,如果其中的离子遇到飞船,它们就能穿过船体并损伤宇航员的DNA,可能导致辐射病甚至死亡。虽然原则上
说,我们可以建艘很厚的飞船来保护宇航员,但这样的飞船会变得十分庞大和沉重,不管是建造还是发射,都是一个大难题。
  那该怎么解决呢?英国科学家露丝·班福德博士有了一个不错的办法,她建议为飞船建造一个迷你磁层。
  从某种程度上说,我们现在就安全地坐在一艘巨大的飞船上,这艘飞船就是地球。地球保护我们免遭太空辐射的办法,是借助地球磁场。地球的磁场有效范围能向外延伸数万千米,形成一个包裹地球的磁场区域,就是地球的磁层。地球的磁层在与太阳风的相互作用下,捕获了一些离子体,形成了一种稳定的离子体层,包裹着地球。等离子体层的作用类似于垫子,可以抵御太阳风的冲击。所以,地球上的生命可以在磁层的保护下安然无恙。

模仿地球的磁层
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  班福德和同事在英国卢瑟福·阿普尔顿实验室一直在研究如何给一艘飞船创建出自己的迷你磁层。这不仅仅需要让飞船能在自己的周围产生一个磁层,而且还需要能用自
己生成的等离子体填入磁层中。与地球磁层的情况类似,太阳风与飞船磁层的相互作用后,会有助于磁层的稳定,还能补充一些等离子体,所以维持这个磁层所需的能量并不多。
  其实,这种磁层类似于一种核聚变装置。这种装置叫托卡马克,核心结构是一个环形的真空容器,外面缠绕着线圈。通电时,托卡马克的内部会产生巨大的螺旋形磁场,将其中的等离子体加热到很高的温度,以达到核聚变的目的。有磁层的飞船,其实就像把托卡马克进行内外翻转,让等离子体处在最外面,来保护里面的密封的船舱。事实上,班福德等人提出的一些设计方案,是把飞船设计成与托卡马克类似的环形结构,舱体外面则被超导磁体包围着。
 
海信

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