标题宇航员信箱
栏目宇航员信箱
作者秦月
期数1999年第1期
重庆市渝中区六十七中学初二(2)班 石珣 、四川省彭山县彭溪龙门桥村管键波问:“什么是黑洞?黑洞是怎么回事?”
答:黑洞这一术语是1969年美国科学家约翰·惠勒杜撰的名字。早在1783年,剑桥的学监约翰·米歇尔就发表过一篇文章,指出一个质量足够大并足够紧致的恒星会有如此强大的引力场,以致连光线都不能逃逸——任何从恒星表面发出的光,还没到达远处即会被恒星的引力吸引回来。米歇尔暗示,可能存在大量这样的恒星,虽然会由于从它们那里发出的光不会到达我们这儿而使我们不能看到它们,但我们仍然可以感到它们的引力的吸引作用。这正是我们现在称为黑洞的物体。它是名副其实的——在空间中的黑的空洞。
黑洞可从大质量恒星的“死亡”中产生。当一颗大质量恒星耗尽其内部的核燃料而抵达其演化末态时,恒星就变得不稳定,并发生引力坍缩。死亡恒星的物质的重量会猛烈地沿四面八方向内挤压,把恒星压成一个称为奇点的孤立点。有关黑洞结构的细节可用爱因斯坦解释引力使空间弯曲和时间变慢的广义相对论来计算。只有质量很大的恒星才能在其演化的末期形成黑洞,像太阳这样一些质量较小的恒星则遗留下密度较黑洞低的残骸。质量特别巨大的黑洞可能存在于类星体的中心和有爆发征象的特殊星系中。
按照黑洞定义,它不能发光,但所幸的是我们仍有一种办法检测它的存在。黑洞虽然看不见,但它仍然将它的引力作用到它周围的物体上。天文学家观测了许多系统,在这些系统中,两颗恒星由于相互之间的吸引而相互围绕着运动。他们还看到了,其中只有一颗可见的恒星绕另一颗看不见的伴星运动的系统。这种系统往往就是一个强的射线源,因此可以利用探测器在宇宙中寻找射线源和红外线源帮助人们探测黑洞的存在。
四川联合大学的曹媛问:现在的航天飞行器每执行一次飞行任务就要耗费相当多的燃料,能不能设计一种更加节省费用的飞行器取而代之呢?
答:事实上,科学家们一直就在不断努力,希望研制出更加新型且节能的航天飞行器。为此,美国新墨西哥州白沙导弹靶场进行了试验,证实了一种全新的飞行器——光飞行器(Lightcraft)的可行性。早在去年,该靶场的高能激光系统试验场进行的一系列实验中,一个10千瓦的脉冲红外二氧化碳激光器,曾把一个三十四克重的小型光飞行器发射到离地面23米高的空中。伦斯勒综合技术学院的莱克·迈拉博和美国空军研究室推进技术主任富兰克林·米德希望在今年晚些时候的试验中,能使光飞行器的发射高度达到600米。
光飞行器通过设在地面上或部署在轨道上的激光源产生的激光束提供动力。其后半部做成一个细长的抛物面反光镜,以便把激光束集中到飞行器的圆形边缘上。被聚集在这里的能量产生一种蓝白色的高温等离子体物质,推动着飞行器向前运动。
迈拉博和米德雄心勃勃,声称5年之内只需用250美元的电力就可以把1公斤重的光飞行器发射到太空轨道上去。飞行器上的反光镜既可用作发射机,也可用作望远镜,承担各种通信或遥感任务。
要达到更高的高度,就需要有更大功率的激光器。如果经费问题得到解决,人们就可以靠设在太空的太阳能驱动的发射机发出的光进行高度飞行了。
光飞行器的优点是不会给环境带来负面影响,而且可以节省费用。光飞行器除产生热空气外,不会散发任何其它物质,其能源是取自大气层之外的太阳光。 人造月亮
太空是人类未来的能源基地,多少年来人们一直在探索如何更好地利用太空能源为人类造福。1993年2月4日,格林尼治时间5点多,俄罗斯进步号宇宙飞船所携带的一面直径为22米的镀铝箔圆形反射镜像伞一样打开,它把太阳光反射到地球背阳一面的欧洲里昂、日内瓦、慕尼黑等4千米宽的地区达6分钟之久。这面反射镜用凯夫纤维制成,厚度仅5微米,加上反射镜骨架总重40千克,它反射到地面的阳光相当于月光的2-3倍。这次名为“旗帜”号的“人造月亮”试验获得成功。
太阳是个巨大的光源,但人类对太阳能的利用还远远不够理想。据科学家测算,如果建一个实用型太空太阳能照明系统,约需80万美金,但由此却能节省电费3500万美元。如果制造多个类似反射镜的照明系统,并采用定点式照射,那么其亮度可达40-50个满月强度,地球上将出现真正的“不夜城”。