人类将在月球上建立大型定居点,并围绕地球运行大型人造卫星,以开发月球和宇宙中的宝贵资源。这些大规模的宇宙聚居地拥有大量的人口,有些甚至有数千万。除了人群之外,许多动物,如狗、猫、鸡甚至猪,都将在未来被迁移到另一个繁荣的世界。

然而,月球上没有人类和动物最需要的空气。如果用宇宙飞船将空气从地球运送到月球,每公斤要花费数万元,这不仅昂贵,而且不能大量供应,特别是如果不能像自来水一样持续供应,我们该怎么办?科学家们设想了两种方法。一种是在太空居住区种植植物,让植物通过光合作用产生氧气。第二是铺设一条长输气管道,将地球上的空气持续输送到太空定居点。

你可能会感到惊讶:月球和地球之间的距离是384,400公里,更不用说铺设管道需要经过一个广阔的空间,也就是说,在地球上,铺设长管道是不容易的,长管道绕地球赤道大约10圈!

是的,这的确不是一件容易的事。然而,科学家们想出了一个神奇的计划。他们可以用“光”来制造管子,而不是用固体材料来制造管子!

你可能会更惊讶:你怎么能用你抓不到或摸不到的东西做管道呢?此外,将来当“光管”被用来输送空气和氧气时,不是所有的气体都用完了吗?是的,这正是现代科学家需要解决的问题,也是这个新颖方案的吸引力所在。

激光——这是众所周知的现代“神圣之光”。激光具有功率高、方向准确、发散角小、不受地球引力影响等优点。此外,它还有一个人们不熟悉的特点,即“不渗透性”。换句话说,激光束在传播过程中会形成一种无形的力量,使得普通气体无法穿透它!正是在这个新发现的点上,科学家们构想出了宇宙空气管。

普通激光器发出的激光是一条实线。如果用长圆柱形红宝石激光器发射激光,从环形截面输出端发射的激光将是管状的。你可能不明白,让我们举个例子。从水龙头流出的水总是一条“坚固”的水管。如果把一个比出水口小的圆木块放在水龙头出水口的中央,水就会从圆木块周围涌出,形成一个“空心”水管。奇妙的“光管”与其情况相似。

在这种“光管”中,光束的分布是在中心的最小能量密度,即光子的最小数量,并且靠近圆周的能量密度越大,即光子越多,在圆周上达到的最大能量密度、光子的最大数量和最接近的排列,从而气体不能从其渗透,因此,“光壁”可以像固体管壁一样“包含”气体。

如何“假装”?当激光器启动并形成“光导管”时,气体从“光导管”的中心部分注入。当光子快速前进时,注入的气体被光子“夹住”,同时向前飞奔,从而实现气体在“光管”中的输送。

气体在“光管”中的传输与液体在水管中的传输有些不同。当液体在水管中输送时,由于水和管壁之间的摩擦,输送时能量会减少,速度会减慢。这就是我们使用自来水的原因,管道离水塔越近,水就越急,离开水塔的速度就越慢。当气体在“光管”中传输时,气体不会由于与“光壁”的摩擦而损失能量,而是由于与“光壁”的接触而运行得越来越快。这是因为“光墙”不同于固体水管墙,它是由快速向前移动的光子组成的。当它遇到气体分子时,它会以更快的速度向前推进,这真是太棒了!

目前,科学家设想的“光导管”只能在短距离内进行测试。根据目前的激光技术水平,如果用激光向月球输送气体,这个装置的直径将达到89米,月球上的接收装置将是地球上的两倍,即178米。这不是目前理想的实用标准。但是科学家们预计,随着激光技术的快速发展,未来的发射器直径可以减少到25米,接收器可以减少到50米。那时,从地球到月球,或者从地球到宇宙中的定居点,它可以用来运输大量的空气和氧气!

人类已经实现了对月球的“实地考察”。人类用双脚踏上了神秘的月球。至于地球周围的空间,人类活动更加频繁。对月球和地球周围宇宙的大规模探索已经“触手可及”。未来的宇宙气体管道将在未来的发展中发挥不可估量的作用。