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NASA研究用牵引光束收集太空粒子

发布时间:2011年11月02日 06:48 | 进入复兴论坛 | 来源:科技网


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  本报讯 (记者常丽君)“牵引光束”是能捕获并移动物体的激光,美国国家航空航天局(NASA)打算用这种技术远程捕获行星或大气粒子,送到漫游机器人或轨道航天器上去进一步分析。据美国物理学家组织网11月1日(北京时间)报道,NASA戈达德航空飞行中心最近获得资金开始他们的一期实验,研究用光的力量来运输粒子、单个分子、病毒、核糖核酸和全功能细胞。

  “牵引光束”最初设计用来清理太空轨道垃圾,现在NASA认为这一方法也可用来收集太空样本。目前,NASA用于收集外星样本的技术有多种,如1999年发射的“星尘”探测器是用气凝胶收集,而下一次的火星漫游计划用钻头、小铲来收集其表面的样本,然后由漫游者携带的多种仪器,其中包括戈达德制造的火星样本分析工具包来详细分析。“这些技术取得了很大成功,但它们成本太高,样本收集范围有限。”主要研究员鲍尔 史戴斯勒说。

  研究小组将通过实验对3种激光技术深入研究,以确定哪种技术最合适收集样本。

  第一种是光涡流或“光镊”技术。通过两束反方向的衍射光束产生环状光纹,将粒子限定在重叠光束的暗核心部位。根据实验室测试显示,交替转换其中一束光的强弱,会使陷落粒子周围的空气加热,粒子会沿着环的中心移动。但此技术需要一种特殊的环境。

  第二种是用光学螺线管束。实验显示,它能捕获粒子并给它施加一个和光源反方向的力,将粒子沿着光束拉回来。与光涡流不同的是,这种技术只需要电磁效应,因此能在真空环境操作。在没有空气的行星上,用这种方法分析样本非常理想。

  第三种是用贝塞尔激光束,这目前还只是理论,从未在实验室演示过。研究小组成员戴米特里斯 波里奥斯说,普通激光会在墙壁上留下一个小点,而贝塞尔激光则会打出一串同心光环,就像在池塘里投下一块石头,泛起的层层涟漪。根据这一理论,这种激光束能沿着目标物体的路径引发电磁场。发射出去的光被电磁场向前方散射,由此将目标物沿光束运动反方向拉回来。

  研究人员表示,这是尚无人研究的全新应用领域。一旦选中一种技术,他们将为此设计一个可行的系统,争取更多资金将这种技术进一步发展推进。

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  “传输我吧。”这句科幻片《星际迷航》中的著名台词,所应用的场景正是牵引光束装置发挥作用之时。于是我们看到,不只人体,甚至大到飞船这个等级的物件,突破了引力范畴,被牵引传送到任意地点。一般来讲,科幻中的此技术往往属于分子传输,利用的是文中所提的第三种――贝塞尔激光束,且“尚无人研究”这一词恰如其分,以往所谓的牵引光束,其实多属光镊范畴。不过,现在的NASA正想方设法让科幻转成为现实,其终极野心绝不止于牵引回来一点点星级灰尘,而是巴望着有朝一日仅用光束就能移动太空飞船,进而开启光学微控制的革命。

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