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[漫谈] 现实版牵引光束:NASA开发光束操控物体技术 已可移动微粒

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蓝瘦 发表于 2016-10-12 10:42:08 | 显示全部楼层 |阅读模式

 美国的研究人员们透露,他们正在与美国宇航局共同发展能够在太空中使用的,现实版本的牵引光束技术。或许有一天这项技术将能够发展成为能够移动大型物体的,类似星际迷航电影中所使用的那种技术

  新浪科技讯 北京时间9月9日消息,在科幻电影《星际迷航》中,出现了一种“牵引光束”的技术,该技术多次帮助企业号星舰的舰员们摆脱困难局面,而在电影《星球大战》中则帮助银河帝国获得了千年隼号飞船。
  现在,美国的研究人员们透露,他们正在与美国宇航局共同发展能够在太空中使用的,现实版本的牵引光束技术。物理学家们表示他们正接近能够在大约1厘米的距离上使用光束实现对物体的捕获、推或拉的动作操作。他们认为,如果他们能够实现这一目标,那么不久之后这项技术应该也将能够让他们得以在几米甚至几公里的距离上操控粒子。
  尽管在目前的阶段他们能够操控的物体仍然只能是非常微小的,比如直径仅有零点几毫米的超微型玻璃微粒,或者和人体的细胞那么大的小颗粒物体,但这项技术未来或许可以被用来在轨道上捕获样品。
  大卫·格里尔博士(David Grier)是美国纽约大学的一名物理学家,是这一研究项目的负责人,他表示目前他正在与美国宇航局戈达德空间飞行中心的科学家们一同合作,开展能够在空间使用的长距离牵引光束技术。他说:“这就像是把科幻变成现实。”
  他说:“很多人都知道波可以对物体施加向前的推力。但同样有可能的是,对波进行改造,从而使其不仅能够推动物体,还能捕获物体甚至拉动物体。当我们在实验室中最早开始牵引光束技术的研发时,我们只能在非常非常近的距离上对非常非常微小的物体进行操控,距离大概只有一米的百万分之一。要清楚的是,我们现在并非是要把一艘巡洋舰举到空中然后拖着它在太空里飞行。我们的目标是循序渐进,逐渐实现厘米级别的操控,然后是米,最后可以在公里级的距离上实现操控。这就是我们正在为之努力的目标。在太空探索领域,这将是一项巨大的进展。”
  格里尔博士和同事们首先在1997年共同开发出一款名为“全像光镊夹”的技术,该技术能够实现对微小物体的移动,在那之后他们继续改进这项技术,从而使其能够实现对物体的推拉和移动。
  他们的具体做法是利用激光,并在计算机的帮助下生成一种被称作“螺旋光束”(solenoid beam)的螺旋强光束全息影像。这种螺旋光束就像阿基米德螺旋结构,能够吸引粒子。而通过改变这一全息影像,物体粒子就能够沿着这个光螺旋结构发生移动。格里尔博士表示:“正是这一螺旋结构让光束得以拖拽物体移动。”
  然而,光束能够移动的物体大小受到实验中所用激光束波长和功率大小的限制。尽管目前还只能针对非常微小的粒子进行移动,不过格里尔指出这项技术也已经有了它的实用之处。
  他说:“举例来说,这样的粒子大小正是此前的彗星探测飞船采集彗尾粒子中那些微小颗粒物的尺度,而汽车行业和工业企业排放的煤烟粉尘颗粒的大小也与之接近。在太空里不存在空气阻力,因此即便是非常微小的力量也能够产生显著的效果。”格里尔表示:“我们在宇航局戈达德空间飞行中心的合作者们想要做的是在未来的彗星或行星探测器上使用牵引光束技术,用于在安全距离上采集微小颗粒样本。”
  他说:“安装在国际空间站上的牵引光束装置将能够持续采集地球轨道上存在的尘埃和其他微型颗粒样品用于分析。这些颗粒的来源主要是途经的彗星,它们携带着有关太阳系历史的珍贵信息。牵引光束技术的研发将大大简化我们采集这些样品用于分析的手段。”
  不久之后,格里尔博士将在美国史密松学会拍摄的一部纪录片中展示自己的这项技术,该纪录片的拍摄目的主要就是为了纪念经典科幻片《星际迷航》诞生50周年。
  格里尔博士也指出,在地球上这项技术也有着它的用武之地。比如这项技术能够被用于在安全距离上对有毒烟气进行样品取样,并远距离检测并分析工厂排放是否符合标准。他说:“我是一名《星际迷航》的粉丝,因此我情不自禁会去做对比,上世纪60年代的人们所幻想的那种技术,我们今天已经能够在实验室中真正实现它。你要知道,电影《星际迷航》中所设定的这项技术出现是在23世纪,也就是说我们技术的发展比他们的预测早了几年,看来我们干的还不赖!”


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