虽说这种交通系统在世博会的展区里是看不到的,但其新型的设计理念与技术却又是世博会体现科学精神的另一种手段。
未来武器“新霸主”
美国人的想像力向来都非常丰富,从他们拍摄的科幻电影,制作的科幻游戏就可以看出来。同时他们也会假想未来战争,并且他们已经开始为这场未来战争做准备了。下一个对手会是谁呢?这个谁也说不清楚,但是美国人的态度很明确:不管是谁,不管它在哪儿,都会被轻而易举地拿下。当然这些“豪言壮语”所倚仗的,就来自于他们正在研发的高科技武器。
新型的电磁轨道炮
30年后的一天,一艘美国大型驱逐舰搜索到了300千米外,一处恐怖分子指挥部的具体位置,不过它并没有发射价值一百万美元的导弹来摧毁目标,而是从炮管的超导电磁轨道中,发射出一枚长约1米、重约20千克的“另类炮弹”,这种炮弹的动力来源既不是火药,也不是燃料,而是军舰发动机提供的电能。炮弹以超过7倍音速的速度脱膛而出,飞出了地球大气层,接着又在卫星的指引下重返大气层,笔直冲向目标,它那令人难以置信的速度,使它拥有足够的威力使目标在瞬间灰飞烟灭。
电磁轨道炮的炮管,由两条长约6米的平行轨道组成,之间通过一个光滑的钢管相连,于是电流就可以从一条轨道流出,经过钢管再由另一条轨道流回,这条回路产生磁场推动钢管的转动,进而再推动位于钢管前方的炮弹飞出轨道。这种炮叫做“电磁轨道炮”,它以射程远、成本低、运输超空化鱼雷补充便利等多项优势被美国国防部寄予厚望。
不过研究工作可能还要持续20多年,因为目前还没有哪艘军舰能产生并储存那么多开炮所需的电能。除此之外,由于这种武器设定的距离目标超过了300千米,所以这种炮不能像普通火炮一样去瞄准,而需要空气动力学的校正;炮弹到了空中,也必须由卫星的指令,对其行进方向进行修正;同时,炮弹在出膛时的加速度,会达到地球重力加速度的45000倍,炮弹上携带的电子器件必须经受得住这种加速度。而这些技术目前还并不成熟。
气泡保护着的超空化鱼雷
30年后的美国海军还会有一种“秘密武器”——超空化鱼雷。那是一种靠火箭推动,可以包裹在一个与周围海水几乎不存在摩擦力的气泡中,高速潜行的鱼雷,它的出现将改变旧有的潜艇战略。
这种新式鱼雷更加灵活机动,噪音也更低,更不容易被敌人发现。它可以配备常规弹头,也可以配备核弹头,甚至还可以不装弹头,因为发射后,它200多千克的质量,370千米的时速使它本身就可以对目标造成足够大的破坏力。
发射鱼雷时,会有一股气体从鱼雷头部均匀地喷出,在鱼雷周围形成一个气泡,根据超空化理论,躲在这个大气泡中的鱼雷,行进速度越高,受到海水的阻力也就越小。
目前初步研制出的这种鱼雷已经可以笔直地击中目标,不过如果要让鱼雷拐弯,原本对称的气泡也将变形,这时就需要在鱼雷的另一侧喷出更多的气体。美国海军的官员认为,这种鱼雷的超高速度,将使敌人的潜艇或军舰根本来不及做出反应。虽然美军已经设计出了样品,但要想投入应用至少还需要30年。
一分钟发射百万发子弹的枪
由于活动部件的问题,现在几乎所有类型的枪支都会存在卡壳、走火等隐患,有时这种偶然故障还会造成人员的意外伤亡。
但假如填放在枪管中的子弹,能以每分钟6万发速度射出,那么发生枪支走火的意外就会大大降低,而且还可以更有效地杀伤敌人。
由于需要携带大量弹药,这种高频枪支可能不太适合成为单兵作战的武器,不过它可以装备在战车上,也可以装备在舰艇和直升飞机上。假如与战斗直升机的雷达相结合,它就会“变成”一台”打印机”,而目标就如同一张纸。当目标被确认后,飞机就能像打印机一般,在一瞬间就把所有的子弹非常精准地打到“白纸”上,或者还能在空中形成一堵强大的火墙,直接击杀来袭导弹。万一导弹仍然能够穿越这堵屏障,构成“火墙”的子弹还可以在0.003秒内重复击发,直至导弹被摧毁为止。同时,这种武器还可以根据不同的目标调整发射速率,使用不同的炮管、不同组合、不同弹药以及不同的发射顺序。
未来的超级航母
航空母舰的出现堪称人类战争史上的奇观,它使传统的海上战争从平面走向立体,从而诞生了真正意义上的现代海战。它还是足以与核武器相比拟的战略性武器,是可以为国家利益做出特殊贡献的“海上霸王”。
但进入21世纪,随着信息技术及导弹、潜艇技术的飞速发展,这个诞生于20世纪的“海上霸王”面临的“杀手”也越来越多,对维护保障的要求也越来越高。航空母舰想要继续在海上保持自己强大的实力,还需要不断创新。
“隐身术探秘”
如果能让航空母舰在战场上来个“隐身术”,是不是就能避免敌方的攻击呢?美国就打算在30年内,在下一代航空母舰身上采用最新的隐身技术。
要想”隐身”,首先就是不能让敌方的雷达发现自己,那么就要减少航母的体积。那时的航母,甲板上层建筑将采取集成化设计,使庞大的舰体明显缩小,重量也大为减轻。舰面设施非常简化,使飞行甲板与航空作业区连成一片,从而最大限度地减小雷达的反射面积;将使用小型、高效的雷达来代替体积较大的旋转雷达天线;舰上的飞机升降机也从4个座位减少成3个座位,减少了一个座位的飞机升降机,将使飞行甲板的总体布局更加简单化。
现代材料学技术的发展,也是“隐身航母”得以建造的保障——在一些关键部位采用吸波材料技术和反雷达材料,减少雷达的反射截面,使敌方雷达看到的航空母舰,就像一般的千吨级货船,进而造成敌方的识别错误;对于航母的水下部位,也尽量多地选用流线型设计,以降低阻力、减少噪声、削弱敌方潜艇的探测效果。例如,通过使用穿浪型球鼻首,使首部顺利破水,从而减少飞溅,这样也为全舰的隐身起到了一定的作用。
全新动力
未来的“隐身航母”还将配备以新式的动力机械——全核电力化,这是信息时代航母高新技术发展的又一大特点。在航母上将会安装有高功率的密度核反应堆;安全的电力变换和调节系统;使用电力驱动的导弹发射和阻拦装置;电子动力装甲、定向能和超高速武器发射器;这样一来,就能够大大减少舰载人员数量和维修、采办的费用。
当今的核动力航母在信息化发达的今天,如何能在最短的时间内发现敌人,这也将成为航空母舰的标志性技术。新型的航空母舰将具有超一流的信息集成能力,能全方位执行探测任务,把整个编队内外的力量全部联合在一起,并加入“协同作战”技术,使航空母舰的攻防体系更加完备,这样还可以与其他军种部队的各种兵力兵器,实现“互相联系、互相通信、互相操作”。“隐身航母”将成为一个更加高度集成、决策能力强的指挥中心。
航母的主心骨
航空母舰的最大特点之一,就是能装载许多用于空袭敌人的飞机,这也是它的称雄之本,也是航母主要的进攻武器。因此战斗机的先进性将决定“隐身航母”作战能力的高低,否则反过来就会成为制约航母战斗力发展的瓶颈。看来,高新技术的运用也要为“隐身航母”配备专用的战斗机。
目前,美国与英国、澳大利亚、加拿大等12个国家正在共同研制一种具有超音速巡航、机动性好、载弹量大、多用途等特点的F-35战斗机,这样一来就能够提高航母的工作效率;另外,他们还正在开发一种航母舰载无人驾驶飞机。
舰载无人机的体积小、重量轻、成本低、用途广泛,而且可以避免人员伤亡。目前正在研制的一种能垂直起降的“火力侦察兵”舰载无人机,不仅能准确“算出”瞄准数据,还装配有新型雷达传感器,能对广阔的海面进行全方位监视、空中早期预报警、战场实时评估等功能;能够执行支持海陆两栖作战、反潜、救援和攻击任务;甚至还能配合潜艇作战。随着平台技术和机载遥感技术,特别是精确制导武器技术的发展,无人机还将成为发射精确制导武器的理想平台。
在21世纪的战争中,除了“隐身航母”之外,各种隐身兵器将会在战场上大显身手。战场上的“军事魔术师”将会通过看不见、摸不着的隐身兵器,对敌方实施出其不意的打击。届时,战场上对抗也会在扑朔迷离中,变得更加复杂和难以揣测。
各式各样的智能服装
几乎所有科学发明、科学创新的目的都是本着造福人类、方便生活展开的。同样在几十年后,有了科学家的努力,我们大可不必为了季节更替,准备各式各样的衣服而发愁,除非是单纯为了时尚和新潮。
是风衣也是羽绒服
最近,服装设计师们正在研制一种“智能上衣”。这种“智能”上衣一年四季都能穿,因为它能根据外界的温度变化,自行调节适合人体的温度。
此款“智能”上衣的关键就在于:在衣服的袖子部位安装有一个非常别致的调节器,这个调节器在某种程度上就像一部微型空调,它可以调控穿着衣服时最理想的温度。如果天气突然变冷了,或是刮起了风,“智能”上衣就会自动感应到环境温度的变化,然后便开始往衣服里充气。好让衣服鼓起来,形成一个绝好的保温装置。天气热的时候则恰恰相反,衣服就会自动瘪下去,形成一个绝好的隔热装置。于是,同样一件衣服,就会产生两种截然不同的变化:一会儿是夹克衫,一会儿又是羽绒服。
大衣变成了“氢气球”
另一种有趣的衣服是漂浮在空中的大衣。通常我们会把不穿的外套放到柜子里或是挂在门后;不过,对于这种会漂浮的大衣,人们只要把它随手脱下来就可以不管了。因为这种大衣可以自己悬挂在空中,绝不会掉下来,就好像漂在天上的氢气球一样。
你一定会非常好奇,这种“重力效果”是怎样得到的呢?其实,这种新发明并不需要在物理原理方面花费工夫,道理还是和那件充气上衣差不多,同样是注入气体,不过在这件大衣里注入的是氢气。
学过物理或化学后,你一定知道:氢气是大气中最轻的气体,它标准状况下密度是0.09克/升。因此只要往大衣里注入充足的氢气,大衣就会“获得一种上升力量”,好像氢气球一样飞起来。如果充气非常足的话,不仅它自己能飘起来,还能带着穿衣服的人一起飞起来呢。不过想要飞上天是不太可能的,但可能会使人稍微离开地面。这样一来,如果在恶劣地形上行走,又想保护好脚上的鞋子,依靠这样一件外衣,施展一套“蜻蜒点水”的功夫,跨过水坑或雪堆就容易得多了。
但是,有一个值得我们注意的问题:这种大衣还是必须用衣架挂起来,否则转眼它就会悄悄地“飞”走了。
“大力士”的服装
发明家们还正在为需要特殊照顾的人群研制一种不仅属于“智能型”,而且还是“力量型”的服装。这套服装借助了机械的帮忙,使用了一系列的小马达、活塞和其他一些电力机械。在衣服里,这些小部件将模仿人的关节进行运动,这种新式服装还有一个时髦的名字,叫做“外骨架装”。
穿上这样一件上衣的人,双臂可以轻易举起几吨重的物体;穿上这样设计的一条长裤,即使是腿部有残疾的人,走路和上下楼完全都不成问题;这些由机械做成的长裤还能让普通人跑得和卡车一样快……看来,以后穿上这种衣服人人都是超人了!
这种衣服的初步设计样已经跃然于纸上了,但发明家们的目标是把“外骨架装”变成能日常穿着的时尚衣服,否则背着一大堆零件重都重死了。如果在10年前要实现这种想法,一定会被人当作是天方夜谭似的神话故事,但现在的纳米技术却正好能支持这种设想成为现实。
小到头发丝一般的马达、活塞、强力金属纤维……让使用者根本不会意识到穿的是一件“盔甲”。借用一句发明家的话说就是:“穿上这种服装会很漂亮、前卫和实用。”
2020年,让我们做好准备,再接受一次服装革命的冲击吧!
小身材大能耐
人们总是用“细如发丝”来形容一些很精细的事物,例如:细如发丝的琴弦;细如发丝的手工面条等等。人的一根头发直径约为8万纳米,一纳米等于十亿分之一米,如果将一纳米的物体放到乒乓球上,就好像把一个乒乓球放在地球上一般。
以上的数据是不是很令人吃惊呢?更让人吃惊的是30年后,这个世界上将出现一种有史以来最小的汽车,它的全部长度将不会超过4纳米,是一根头发直径的两万分之一,仅仅比一个DNA链稍微长一点点,可见其精密度之高。
最小的汽车
现在,美国一所大学的科学家,正打算利用有机分子和“球形笼状分子”的特性研制出一种纳米汽车,此款汽车只能在用显微镜才可以看见的金属道路上“行驶”。
很显然,这种超小型的四轮汽车内部不会有豪华的座椅,也不会有常见的一些操作系统,当然,在这种汽车上也不可能会有驾驶员了。但它在未来却可以用来运输各种物质分子,成为“纳米生产”中有用的交通工具。