同樣利用太空的微重力狀態可以進行細胞、蛋白質晶體的生長與培養;宇宙空間充滿的各種強烈輻射使種子、微生物以及各種細胞的遺傳密碼在排列上發生變化,從而產生出更多更有價值的新物質。外太空環境的奇特性不光在集成電路、農業育種等領域得到廣泛利用,它同時也為生物材料加工提供了更高更快的分離純度和速度,由此人們可以生產出大量新的高純度的珍貴藥物,癌症、艾滋病等現代醫學尚未攻克的疾病或許有望不再成為絕症。

利用外太空進行商業化活動,是人類文明發展的必然趨勢。在未來十年內,人類或許將登上月球以外的其他小行星。美國航天界曾預言,在不久的將來,將有在地球與近地軌道之間航行的新型航天貨運客機問世,把在太空中生產的新材料運回地麵。在未來30年或者更久一些,人類將陸續建成太空港,在月球、火星以及其他一些小行星上居住,建立太空工廠、開礦、發展農業經濟,等等。

太空工廠是人類將上述夢想化為現實的一個新的舉措。太空工廠指利用外層空間特殊的環境和條件,如高真空、強輻射和航天器產生的零重力,加工生產某些性能優異的新材料、新產品的大型航天器。

未來的太空工廠生產任務分兩種類型。(1)利用零重力、高真空的空間環境,生產地球上急需的優質大型單晶體、火箭和航天用器的高強度複合材料、光學儀器用高級玻璃、原子反應堆用的耐高溫金屬材料及高純度藥品等。(2)開發月球或其他行星上的原材料,生產空間用的大型結構,如光學與射電天文觀測儀器、遠空間研究實驗室、太陽能發電站和永久性空間住宅等。

20世紀70年代,美國在“天空實驗室”上的試驗表明,天上生產的單晶體可比地麵上的大10倍。在零重力條件下,晶體的晶格排列整齊,晶體生長均勻,大大提高晶體的完善性。采用無容器的懸浮生長,避免容器汙染,可獲得高純度晶體。用這種大型、高質量的單晶體,可在單片晶體上實現一個子係統(如存儲係統),或製作成單片晶體的計算機,有利於提高計算機的可靠性、存儲容量和運算速度。大型高質量單晶體用於固體激光器中,可大大提高功率。

太空工廠的產品實驗

目前美國科學家正在進行“用聲音創造有形世界”的研究。而這個研究的背景就是太空環境。

這一研究源自一群研究生的奇思妙想———你能僅僅用聲音創造出一個固態的三維物體嗎?

這聽起來似乎有些不可理喻,但美國佐治亞科研所的這幾名研究生認為,這一設想絕不是在盼著天上掉餡餅。他們計劃在明年發射的美國航天飛機上建一個“聲音工廠”進行這項實驗。

到目前為止,這一計劃進行的前期實驗所取得的成功讓所有參與者都驚歎不已。每年美國航空航天局都為學生安排一段時間,讓學生在KC-135飛機上進行一些讓人看好的實驗。KC-135飛機每次飛行時間為2至3小時,其間飛機以40個到60個拋物線軌跡飛行,每次作拋物線飛行時,研究人員大約有30秒鍾的時間處於失重狀態,他們的實驗就是在這一特殊環境下進行的。

這群研究生的計劃是這樣開始的:他們找到佐治亞科研所空間工程係教授科默拉斯作為導師,並從一本名為《在失重狀態下進行學術研究的機會》的書中發現一個研究課題———利用聲音在一個屋子裏懸浮起一小塊物質。這一構想實際上是將某種物質融化,然後使其在失重狀態下冷卻,可以使之形成一個球狀物。科學家認為,學生們的實驗一旦成功,對於精密儀器製造業將是一個很大的推動。

科學家說,這一構想實際是“聲音懸浮”現象,研究是有可能實現的。在密封的房間裏,聲波從前方的牆壁傳到後牆,然後再反射回來,與新的聲波重疊,如果房間的長度正好與聲音的波長一致,發出的聲波與反射回來的聲波在同一時間會結合成一道“直立的波”,而這一“直立的波”是寂靜無聲的。由於周圍氣壓高,任何物體一旦處於“直立的波”的位置,移動起來會很困難。