拖“辮子”的航天器
來源:科學博覽 2009-09-04 19:31:31
在茫茫宇宙里,有許許多多人造航天器遨游著。它們有的圍繞著地球旋轉,傳送著廣播、電視信號,有的進行著太空探測和科學實驗。這些航天器的外形各不相同,千姿百態(tài)。可是,你見過拖著“辮子”航天器嗎?美國航天局的科學家就準備為某些航天器裝上這種“辮子”。
航天器干嗎要拖著“辮子”呢?它是用來接收和發(fā)射電信號的天線嗎?不是。它是用來進行科學探測的儀器嗎?也不是。原來,它是用來為航天器電力的。
現(xiàn)在的航天器大都采用燃料電池或者太陽能電池宮殿。這些方法提供的電能不夠充足,也不夠穩(wěn)定,而且分量很重,很不經濟。要知道,航天器的起飛重量增加一千克,就要多花費上百萬美元!有沒有更好的辦法呢?
1831年的秋天,英國的化學家、物理學家法拉第發(fā)現(xiàn)磁鐵在線圈中移動的時候,與線圈相連接的電流計的指針隨之擺動。美國航天中心的科學家們應用電磁感應原理為航天器開發(fā)初一中心的能源。他們把長長的電纜系在人造地球衛(wèi)星上,當它在星球磁場中運動時,就能產生出感應電流。把電能儲存起來,可以作為推動航天器飛行的動力?茖W家們計劃在“國際空間站”上采用這種發(fā)電系統(tǒng),從而大大減少航天器所攜帶的燃料。這條長達10千米的“辮子”需用一種特殊材料制成,重90千克。它使飛船的總重量減輕了1900多千克,至少可以節(jié)約費用20億美元。
科學們已經在航天飛機上成功的托著“辮子”進行了兩次發(fā)電實驗,但要實際應用還有許多難題。最主要的是制作發(fā)電電纜的材料要求很嚴,既要強度高,又要重量輕,還要傳導電流損耗小。
一種被稱為“超級纖維”的特殊材料可以但當這個重任,它的強度是鋼的一百倍,重量是鋼的1/6。它的名字叫“碳納米管”,是應用納米技術制造出來超細空心碳纖維“納米”是個非常非常小的長度單位,“碳納米管”的直徑是1.4納米,5萬條“碳納米管”并列起來,才有一根頭發(fā)絲那么粗!納米技術屬于尖端高科技領域,對信息工程、生物工程、材料工程技術的發(fā)展具有非常重要的意義,F(xiàn)在科學家們只能生產很少量的“碳納米管”,大約只有幾可。幾可和90千克相比,差距還大得很呢。只有納米技術發(fā)展了,能夠大量生產出“超級纖維”,我們才會真正看到拖著“辮子”的航天器在空中飛來飛去。
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