人造流星
每当看到流星划破夜空,人们都会赶紧许愿,生怕错过这千载难逢的机会。也许很快,我们就可以随时随地邂逅一颗“流星”了。
2015年年初,日本大学理工学系副教授阿部新助率领的研究小组,开始研发一种人造流星体,并准备用它“扮靓”2020年东京奥运会开幕式。
这种人造流星体如同一粒粒花生米,它们被装在一个盒子里,搭载着人造卫星被发射到太空,然后从卫星上朝地球射出。当人造流星体冲入大气层和空气发生摩擦时,它们会发热燃烧,放射出耀眼的光芒。从地面上看,它们如同一颗颗闪耀的流星。最后,人造流星体的材料会在空气中燃烧殆尽,化作灰尘,不会砸到地面上的行人。
你一定很好奇:“花生米这么小的东西,也能成为流星吗?”阿部新助解释说:“其实,真正的流星更小,有的只有约1毫米见方这么大。流星之所以能被人看见,就是因为它以高速进入地球大气层时,与空气摩擦产生高温,在被高温烧尽的过程中,发出非常亮的光。”
目前,阿部新助率领的研究小组正在研究自然界陨石的结构和发光方式,改进人造流星体的材料。相信在不久的将来,人们就能够随时在夜空中看到人造流星了。
人造树叶
采集阳光,通过周围的空气和水进行光合作用养活自身,这是植物10亿多年前生存的本领。近日,美国哈佛大学医学院人造革、人造毛、人造棉、人造雪花、人造心脏……这些早已不是新闻,如果你以为“人造”仅止于此,那你就错了。进入2015年,科技界最新出现的人造产品,已经远远超出了我们的想象,它们正给人类的生活带来了翻天覆地的变化。
生物化学和系统生物学系的帕梅拉·希尔韦、埃利奥特·T和亚当斯教授受到树叶的启发,创造出一种利用细菌将太阳能转化为液体燃料的人造树叶。
人造树叶的构想来自科学家早些年的想象:人类终有一天会发现“植物守护着的秘密”,其中最重要的秘密,是植物将水分解成氢气和氧气的过程。
科学家在人造树叶分别产生氢气和氧气的两面薄膜中间,置入日光收集器,然后将人造树叶放入阳光照射下的水中。人造树叶周围会产生气泡,释放出的氢气能供燃料电池产生电力。这对需要电力的偏远地区和落后的发展中国家太有吸引力了,为未来全球能源的可持续发展提供了最直接的路径。
此外,人造树叶的制造原理还可以用于生产药物。一旦人造树叶产生氧气和氢气,氢气就会被“喂”给一种叫“真氧产碱杆菌”的细菌。该细菌中的一种酶能把氢气还原成质子和电子,将它们与二氧化碳结合,就能复制出更多的化合物。研究人员根据这一新方法,制造出了异丙醇。
目前,这个研究团队的当务之急,是通过优化催化剂和细菌,提高仿生叶片转换太阳能的能力。与自然界中将阳光转化为生物质1%的光合作用效率相比,他们的目标是实现5%的光合作用效率。
人造壁虎爪
无论是多么光滑的墙壁,壁虎都能在上面自由爬行,不用担心会掉下来,这一神奇的功夫靠的是与众不同的壁虎爪。壁虎的爪子上有由微毛组成的支系统,它能够神奇地运用某种类型的分子吸引力(学名“范德瓦耳斯力”),所以能轻而易举地黏附到物体表面。
2014年12月,美国宇航局喷气推进实验室的科学家提出了一种被称作“壁虎爪”的设计,设想打造出类似蜘蛛侠的超能力。该团队开发出的这套系统,属于壁虎爪的一个翻版,设计的仿生微毛结构被称作“stalks(花柄)”。每一个花柄的结构都等同于一个小吸盘,一旦被施力时,密合性就会被激活,释放时,其黏性又会消失。
2015年,研究人员又借助美国宇航局的C-9B飞机(抛物线飞行)对这套系统在失重条件下的表现进行了测试。结果发现,它不但能够“抓住”飘浮状态中约9千克的重物,还能托住一名站在航天材料板上穿着特制服装、总重为113千克的研究人员。
这款人造壁虎爪系统,有望成为美国宇航局Phoenix计划中的一部分,用于执行从轨道上清理和回收超过2.1万块10多厘米大的太空碎片的任务。届时,这些令各国宇宙飞船和火箭卫星唯恐避之不及的太空垃圾,再也不能“横行霸道”了。
(刑智摘自《知识窗》2015年第5期,GettyImages供图,Raven图)