科学家在实验室测试太阳帆

太阳帆在实验中成功地张开

艺术家眼中的帆船以及太阳帆

　　新浪科技讯 北京时间6月28日消息，据美国宇航局网站(NASA)报道，太阳帆飞船很可能是人类未来星际旅行的唯一希望，它无须火箭燃料，只要是在有阳光的地方，它都会不断获得动力加速飞行。今年7月29日至8月6日间，美国宇航局将有望正式发射一个代号为“NanoSail-D”的太阳帆飞行器。
　　太阳帆飞船将正式发射升空
　　长期以来，美国宇航局也一直在致力于太空飞行器的动力研究，希望能够寻找一种太阳能利用方式来取代风动力模式，在外太空部署以太阳作为动力来源的太阳帆。然而，到目前为止，除了小说家们的虚构情节外，人类还没有真正地实现这一想法。美国宇航局马歇尔太空飞行中心决定于今夏将这一想法付诸现实，在太空建立一个代号为“NanoSail-D”的太阳帆。“NanoSail-D”太阳帆将由“猎鹰-1”火箭负责送往太空，预计发射时间为7月29日到8月6日之间。虽然，关于太阳帆的概念听起来较为玄乎，但美国宇航局却对即将部署的“NanoSail-D”充满信心。
　　“NanoSail-D”将是人类在太空中部署的第一个太阳帆，也是第一个将太阳压力作为其方向和轨道控制主要动力的太空飞行器。几年前，美国行星协会曾经尝试太阳帆部署实验，但以运载火箭发射失败而不了了之。据“NanoSail-D”项目负责人蒙哥马利介绍，此次，他们将通过卫星轨道部署器或微卫星专用发射筒装置来部署“NanoSail-D”。“NanoSail-D”太阳帆的制作材料主要是铝材和太空塑料，整个飞行器的重量不超过5公斤。太阳帆将会在太空中展开四个小型帆板。帆板完全打开后，飞行器着光面将近10平方米，可以吸收大量的太阳能作为飞行器的动力来源。
　　由于太空中没有摩擦，太阳帆一旦开始运行，将永不停止。普通火箭完全依赖自身所携带的燃料，而太阳帆则是永动飞行器，甚至可以比火箭飞得更快，更远。虽然，现有的火箭只要携带足够的动力燃料，就可以一次性地飞出太阳系；而太阳帆除了具备这一能力外，甚至还具备从外太空返航的能力。当然，与普通火箭相比，太阳帆最重要的特点就是速度快。众所周知，“旅行者号”太空船具备飞离太阳系的能力，但这一过程需要30多年时间。而即将升空的太阳帆将可能只需10年时间就可以赶上“旅行者号”。但是，太阳帆启动较慢，因此更适用于外太空的远程、持久旅行。
　　理论最高速度可达光速2%
　　从太空旅行成为现实的那一天起，人类通往宇宙一直以来只有一种方式，那就是依靠火箭推进器。然而，太阳帆技术却为人类提供了另一种选择，并被科学家认为是人类太空船进行星际旅行的最大希望，因为它无须火箭燃料，只要有阳光存在的地方，它都会不断获得动力加速飞行。光是由细小的被称为光子的能量团组成的，太阳帆的工作原理，就是将照射过来的太阳光反射回去，由于力的作用是相互的，太阳帆将光子“推”回去的同时，光子也会对太阳帆产生反作用力。就是靠这种反作用力，飞船便被“推”着前进。专家说，阳光是一种取之不尽的能源，从这一点上来说，远距离的太空旅行中使用太阳帆比使用传统的火箭推进器要更胜一筹。
　　在美国宇航局先进概念研究所专门研究太阳帆的朱布伦博士表示，如果设计合理，从理论上说，太阳帆的最高速度可以达到光速的2%(6000公里/秒)，果真如此，星际航行将成为可能。届时，给这种宇宙飞船提供动力的将不是太阳，而是安装在卫星上的功率巨大的激光器。太阳帆的另一个优势是，它不需要燃料，也没有发动机，所以可以携带更多的科学仪器和货物。美科学家称，将太阳帆送入轨道并成功展开，将具有里程碑般的意义。除此之外，如果太阳帆转向太阳，并向更高的轨道前进，哪怕我们测量到它的速度有一点点增加，都会是令人振奋的结果。这次飞行仅仅是一次技术测试，一旦表明太阳帆的确可以在宇宙中航行，未来将会进行更加深入的试验。
　　朱布伦博士说，太阳帆是人类最伟大的发明之一。他说，迄今为止，人类均以火箭作航天器的动力，火箭需消耗燃料以及助燃的氧，无论携带多少终将耗尽，因而人类能够在宇宙中遨游的范围极为有限。然而如果能够成功地利用诸如太阳这样的恒星发出的光作动力，那么将有可能最终解决宇宙航行的能源问题。银河系中有约4000亿颗发光的恒星，现在已经发现的宇宙中类似银河系的星系约1500亿个，这些数量极其巨大的恒星产生的光，有可能把太阳帆飞船送往人类想去的任何地方。

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荷兰科学家放飞巨型风筝


风筝的飞行轨迹


　　新浪科技讯 北京时间8月5日消息，据英国《卫报》报道，荷兰代尔夫特工业大学的科学家最近将一只面积为10平方米的风筝放入高空，另一端拴在一个发电机上。并成功从风中捕获能源，产生了10千瓦的电力，可以满足10户家人使用。 　　研究人员已经计划试验他们制造的一个能产生50千瓦特电流的更大的风筝，被称作“梯形电站”，最终他们将建一个由众多风筝组成的能产生100兆瓦特电流的梯形电站，产生的能量足够10万个用户使用。
　　可持续能源工程教授和前宇航员乌波·欧克斯领导了梯形电站项目，他相信风筝是从距离地面1公里或更高的高空捕获很多能量的一种比较廉价的方法，高空风能比地面的风能高数百倍。他说：“我们必须利用自然为我们提供的所有能量，我们需要多种收集方法，其中利用风筝产电的方法非常具有吸引力。”
　　欧克斯并不是唯一一个进行这项研究的人。加利福尼亚州网络搜索公司，谷歌非营利组织Google.org去年在美国风筝公司马克尼(Makani)投资1000万美元(大约500万英镑)。马克尼公司是第一家因为生产的可更新能源比煤炭发电更便宜而获得谷歌奖金的公司。这两个科研组的目的都是发掘高空风能，高空风能比涡轮机通常依靠的地面风能更丰富可靠。斯坦福大学卡内基研究所的气候科学家肯·卡尔代拉已经估计出，风中包含的总能量是地球上的人所需总能量的100倍。但是大部分风能都位于高空。
　　现代商业风车的叶片耸立在距离地面大约80米的高空，这里的风速大约是每秒5米。然而在800米的高空，风速上升到每秒7米，因此能产生更大能量。事实上，要制造一个可以利用800米高空的风能的涡轮机根本就不可能，但是风筝很容易就能达到这个高度。而且多亏高速急流，英国、荷兰、爱尔兰和丹麦等都适合采用风筝发电。苏塞克斯大学的阿里斯特尔·弗雷研发了能将风筝产生的能量最大化的电脑控制方法。
　　风筝通过拉与地面上的发电机连接在一起的绳子产生能量。当它到达最大高度时，风筝会重新返回原来位置，不断重复上升和下降动作。弗雷通过电脑控制，已经解决了风筝呈“8”字形飞行的模式，“8”字形飞行模式意味着风筝上方的空气流动速度比周围的风速更大。当一只风筝需要收线时，它将与地面呈一定角度飞行，这时它就像一架滑翔机，不需要多少动力就能运行。据欧克斯估计，风筝产生的能量的成本不超过4便士每千瓦时，这种方法能与煤炭发电相提并论，比风轮机发电的成本少一半。弗雷说：“第一个风筝发电系统的规模像一个社区那么大，它将能为一个大型农场提供电能，而且额外还有一些富余。一旦解决了技术问题，你可以将这种发电站的规模扩大到和燃煤发电站一样大。扩大它的规模，你所要做的只是增加风筝的数量，因此你可以拥有一个跟你希望的一样大的农场。”
　　目前有很多与大规模示范项目有关的想法。意大利公司风筝发电站(KiteGen)已经提出一个可以产生十亿瓦特电能的风筝发电系统的理论设计方案。十亿瓦特电能相当于一个标准燃煤发电站产生的电能。这个设计的构思包括，利用12批绳子放飞4只风筝，每只面积是500平方米。英国风与能源协会的一位发言人非常欢迎这种利用仪器收集急流和高空风能的想法，他说：“利用现在可以利用的技术收集高空风能的潜力非常大。”
　　“地球之友”的能源项目主任尼克·鲁赞成上述说法，他说：“海洋很容易满足我们的电力需要，它甚至能满足航运、渔业和防御雷达需要。然而这些新(风筝)技术能让我们远离海岸，避免更多问题。我们拥有丰富的可更新能源，并不断有很多有远见的技术产生，以便在未来我们能打破空间限制。”风筝电站依靠相应技术打入市场的速度，要根据有多少投资者愿意在这方面投资而定。欧克斯表示，如果资金充足，风筝电站将在5年内进入商业操作阶段，另外，在10多年时间内，这项技术在实验室进行试验的次数将逐渐减少。“与用于能源研究的纳税人的钱相比，谷歌的奖金不值一提。如果你严肃对待可持续能源，流入到可持续能源研究的钱也将得到重视。”

美试验148公里远距离无线传输电力(图)                               


                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                太阳能卫星模拟图

太阳能地面接收系统

　　新浪科技讯 北京时间9月16日消息，据美国宇航局太空网9月15日报道，一位曾供职美宇航局的科学家利用无线电波，将太阳能在两个夏威夷岛屿之间传输了92英里(约合148公里)的距离。他宣称，实验成果证明这一技术可以将太阳能从卫星传回地球。
　　约翰·曼金斯(John C.Mankins)向《探索频道》演示了这项太阳能传输技术。《探索频道》为这次历时4个月的实验提供了经费，并于美国东部时间9月12日晚9点播出了实验结果。曼金斯的构想是将重达1102磅(约合500公斤)的轨道卫星收集的太阳能传输至地面一个大型接收站。
　　曼金斯曾在美宇航局工作25年之久，长期负责宇航局太空太阳能项目，直至该项目被取消。今年5月，他成功将20瓦的太阳能在两个岛屿之间传输。据曼金斯介绍，由于岛上的接收站过于小，只有千分之一的能量被接收到。这次实验耗资约100万美元，曼金斯表示，他要是有更多的资金，那么就能造出更大的太阳能阵列。
　　按照设计，在实验所用的9个太阳能电池板中，每一个的传输能力达到20瓦左右，不过为了让美国联邦航空管理局批准这次实验，每个太阳能电池板传输的能量只能限制在2瓦。尽管接收站接收的能量极为有限，但曼金斯说，地面实验证明通过大气层传输太阳能是可行的。他说：“实验并没有获得完全的成功。但我认为，此次实验表明快速、经济有效地传输太阳能是可能的。”

加拿大科学家发明空气造水机(图)
图中央的圆球状物体即为“空气造水机”


　　新浪科技讯 北京时间11月24日消息，据英国《卫报》报道，由生态发明家组成的加拿大公司“第四元素(Element Four)”声称找到了全球日益恶化的水资源短缺问题解决之道，利用他们发明的空气造水机从无限的未被利用的资源——空气中“变”出生命源泉水。
　　“第四元素”的空气造水机有望成为继微波炉之后发明的第一个主流家用电器。这种名为“水车”(WaterMill)的造水机耗电量大约相当于3个电灯泡，能够将空气中的湿气浓缩净化，使其变成清洁的饮用水。在美国《连线》杂志本周于曼哈顿熨斗区举行的年度最新发明展上，“水车”将揭开神秘面纱。《连线》编辑们相信，“水车”将改变这个世界。
　　从外观上看，“水车”类似一个巨大的被切成两半的高尔夫球，它由白色塑料制成，直径在大约3英尺(约合0.91米)左右，可以安装在墙壁上。“水车”的工作原理是这样的：吸入空气并让其穿过过滤器以清除尘埃和粒子，在此之后，空气被冷却并形成露水。浓缩的露水首先穿过一个微波消毒室——利用紫外线消除饮用者患军团病(一种大叶性肺炎)或其它传染病的可能性——最后经过滤并沿一条管子流入用户的冷冻箱或者厨房水管。
　　对于“水车”，人们难免产生这样的疑问——从空气中得到的水如何能够满足家庭用水需要，这么做是不是有些疯狂？对于这个问题，“水车”发明人乔纳森·里奇(Jonathan Ritchey)解释说：“等着看吧。对水的需求已经达到惊人的地步。人们正在寻找摆脱配水系统的方式，这个系统变得越来越不可靠了。”
　　对于那些关注环保的消费者来说，“水车”显然具有莫大的吸引力。瓶装水带来的只能是一种生态灾难。仅在美国，每年就要消费大约300亿升瓶装水，消费额达到110亿美元(74亿英镑)左右。根据地球政策研究所提供的数据，大约有150万桶石油——足以为10万辆汽车提供1年的燃料——用于制造这种塑料，整个过程消耗的水量也是最后装进瓶里的水的两倍，更为可怕的是，美国一天之内被丢进垃圾箱的塑料瓶就高达3000万个。
　　但“水车”的问世似乎很难解决现状，这不仅仅因为其高达1200美元的售价。据悉，“水车”将于2009年春季登陆美国、英国、意大利、澳大利亚和日本市场。在当前信用危机背景下，很多潜在购买者可能对“水车”望而却步，虽然里奇指出每升水的成本只有0.3美元，与瓶装水相比便宜很多，几年之后便可收回购买成本。
　　除此之外，还有一个棘手的问题也不得不关注：虽然空气中所含的水是世界所有河流水量总合的8倍，但“大气水”的分布非常不平衡。在美国一些最需要水的地方——例如西南部干旱地区，地下水层已经枯竭——空气中的湿气水平也是最低的。在空气湿度低于大约30%情况下，“水车”将失去功效。在包括亚利桑那在内的州，白天晚些时候的空气湿度通常都在30%以下。为了解决这个问题，“水车”必须内置一个智能计算机以提高拂晓时的“产量”，当时的空气湿度是最高的，下午三时左右，炽热的太阳让空气变得干燥，空气湿度也随之降低。