第四章學生未來科技生活的體驗3
21.磁懸浮列車
從20世紀60年代開始，磁懸浮技術為世界上科技先進國家所注目，各國都投入了大量的人力和物力。由於時速在300公裏以上的高速列車采用的是傳統的車輪一鋼軌粘著方式，運行缺陷很多，因而促使科技界積極探索利用磁浮原理。但20多年來，仍然停留在很短距離的試驗階段。隨著超導技術、線性牽引電機的迅速發展，磁懸浮列車正在加速走向實用化。
1987年，日本成功地使用兩輛連接在一起的磁懸浮軌創造了時速40公裏的世界紀錄。經過近幾年的努力，自1993年開始，磁懸浮列車采取了實用化的舉措。德國聯邦政府1993年12月正式決定修建柏林至漢堡的284公裏磁浮列車鐵路，列車由4輛客車組成，座位332個，時速320公裏，兩市之間旅行時間53分鍾，總投資2億西德馬克，預計2003年投入運營。美國已於1994年4月動工修建第一條自佛羅裏達州的奧蘭多機場至迪斯尼樂園長達217公裏的市部短途磁浮列車線，投資為622億美元。另外兩條線路是肯尼迪航天中心至州際展覽館和匹茲堡國際機場至市區中。日本在宮崎試驗中心進行了多年磁浮列車試驗以後，決定在山梨縣新建一條43公裏的實用線路，作為磁浮列車試運線。這些進入實用性的科研項目，將為21世紀高速鐵路的發展提供更方闊的前景。與現有的地麵車輛相比，磁浮列車高速平穩，能耗低、電力驅動無汙染，安全可靠，線路上可少開或不開隧道。這些不可比擬的優勢，使交通運輸有了劃時代的突破。目前，日本研製的磁浮列車，其車上勵磁使用了永久磁石，是迄今所研製的地上一次式線性尾動機驅動車輛的代表。
過去日本和德國都曾研製出高速運動裝置，但是作為車上的勵磁采用的卻是普通電磁體。如今日本研製的高速運動裝置，作為車上的勵磁，采用的是超導電磁體。
超導電磁體重量輕，強度高，但必須使用昂貴的液體氦來，維持極低的超導臨界溫度；而普通電磁體則需要不斷地供給勵磁電流。相比之下，懸浮列車采用永久磁體後，使得車輛構造簡單了。這種懸浮列車的驅動和製動力來自直線電動機的電磁力。
這種電磁力是靠電流流經導體產生的磁力線與磁體的磁力線相互作用而產生的。驅動係統使用的是可變頻率的矩形波交流電。車輛的運行是靠控製電磁軌道上通過的電流實現的。為避免電力損失，要搞饋電分區控製，即把電磁軌道分成若幹區間，對應列車運行順次轉換通電區間。
由於采用了永久磁體，懸浮列車不必為消磁擔心。即使不用機械製動作備用，依據地上線圈的短路，電製動就足夠了，整體係統也能更簡捷。
對列車閉塞的基本想法與普通鐵路相同。但地上一次式線性電動機驅動車由於係電力控製，可以準確把握列車的絕對位置，可引入近似移動閉塞的方法，從而實現高密度運轉，由此又可提高地上設施的利用率，即使是小單位編成的列車也可確保較大輸送能力。由於是小型車輛，有利於通過曲線，而且爬坡性能好，同時地上設施的軌道、電力設施等都可小型化。
這個係統由於在線性電動機驅動車長期研究的基礎上，引進了強力永久磁體後，使這個領域的研製工作進入了新階段，它對車輛構造、軌道構造、控製係統等整體研製能起很大作用。
這些進入實用性的科研項目，將為懸浮列車的日臻完善奠定紮實的基礎，也將為21世紀超高速鐵路的發展提供更廣闊的前景。
22.地效益船
1956年，前蘇聯著名的船舶設計專家阿列克謝耶夫領導研製的一種新型海上船舶在裏海進行秘密試驗。當這艘被西方稱“裏海怪物”的船舶以時速400千米的驚人速度超低空掠過裏海海麵時，整個西方世界都被震驚了。一個新的海運時代，也就由此拉開序幕。
這個“裏海怪物”，就是前蘇聯出於軍事目的而研製的世界上第一艘試航成功的地效翼船——KM“樣板船”。
什麼是地效翼船?地效翼船是指在航行過程中，利用貼近水麵或其他支撐表麵時的表麵效應，氣翼上產生氣動升力來支撐船重的動力氣墊船。良好的耐波性、船與支撐表麵氣動聯係、飛行過程中可隨時升空或迫降的性能，是對地效翼船航行安全起保障作用的因素。
水運業完成客貨運輸時船舶運力的增長，有賴於船舶航速的提高，而在現有的新一代船型中，速度最快的就是地效翼船。無論從何種指標看，地效翼船在運輸效率方麵的優勢都是無可置疑的。
地效翼船作為航運工具中的一枝新花，當它以15～20千米時速進行排水狀態航行時，欲作機動航行當無限製，其航行狀態與水上飛機差異不大。但當地效翼船在3～5米高適用的水麵上空以400千米每小時的速度飛行時，便不可以急劇改變航向和航速，因而，其機動性也就受到限製。因此有人提議應當劃出一個專供地效翼船飛行的地帶，其他船舶不應進入這一地帶。在劃定地效翼船航行地帶時，應當考慮能用無線電導航設備、衛星導航係統、無線電導航台、雷達確定其方位，以保障航行安全。
曾幾何時，人們還對“裏海怪物”的試航感到新奇和驚訝。如今，則有越來越多的人們希望早日利用地效翼船這一科技成果，為人類創造更多的效益。新加坡已有人向俄羅斯訂購地效翼船。英國也已於1992年與俄下諾夫哥羅德氣墊船科研中心簽置協議，聯合研製用於英法之間的快速航線客、貨運地效翼船“水上顯貴”分船隊。這些新型快速船舶將有可能在14米高度隻需10分鍾駛完英吉利海峽航程。富於想象力的美國人則認為可以在“21世紀的設計”中建造載重量為5000噸、航速為900千米每小時的新世紀地效翼船用於越洋商業航線。
所有這些都說明當今世界對地效翼船諸多特殊性能的肯定。可以預見，地效翼船這朵瑰麗的奇葩，必將盛開於21世紀的水麵上。
23.空中機場
全世界現有的飛機場，都是建立在陸地上的。未來的飛機場將移到空中，成為“空中機場”。這種不落地的空中機場是由若幹個飛翼在空中對接形成的。
飛翼是一種無機身、無尾翼，反有機翼的飛行器。它的結構簡單，飛行阻力小，載重量大。最大載重量可達600～700噸，甚至上千噸。每個獨立的飛翼可載旅客800～1000人。
從同一機場或不同機場起飛的若幹飛翼，在指定的空域進行快速空中對接，連成一串，構成一個“大飛冀”。大飛翼按照人們預先選定的最佳航線，以最省燃料的飛行高度和速度在空中長期巡航。除了定期維修外，一般並不著陸。這樣，就在空中形成一個會飛的基地——空中機場。
在空中機場航線上及沿線兩側地麵機場上的旅客和貨物，將由專門的“駁運飛機”負責運到空中。駁運飛機可選用普通常規型飛機，它擔任天上和地麵之間的航運任務。駁運飛機到達空中與大飛翼對接，“降落”在空中機場。貨物轉運係統自動地把旅客和貨物送人大飛翼，同時也給大飛翼帶去燃料、維修器材以及換班的飛行人員。然後再把大飛翼上等待換乘飛機的旅客、貨物，以及回地麵休息的飛行人員分別帶回到地麵各個機場。由於旅客及貨物都可以在飛行途中交換，不必到地麵中轉，因此大大減輕了地麵機場的繁忙、擁擠及噪音汙染，並且提高了空運的安全性。
24.航天母艦“遐想”
目前地球海域上“個頭”最大的軍艦可謂是航空母艦了，有了航空母艦，可以使各種飛機從海上直衝雲霄，去完成各種戰鬥任務。航空母艦雖然具有多種作戰能力，但隻能使飛機飛入天空，而難於進入太空。於是大膽的軍事科學家們便想到了研製“航天母艦”。
“航天母艦”並非神話，世界各軍事大國已投入大量資金開始研究“航天母艦”，並取得了許多進展。目前，“航天母艦”的設想方案已大致有以下幾種。
宇宙飛船型航天母艦
這是航行在離地球36萬千米地球同步軌道上的一種巨大宇宙飛船。它的組成部分有一支包括4架航天飛機、2艘太空拖船、1個軌道燃料庫和一個太空補給站的航天艦隊，航天飛機可在航天母艦上自由起飛與降落。太空燃料庫、太空補給站和航天母艦對接供應完燃料後便自行脫離。航天飛機還可從航天母艦上往返地麵，從而大大提高了飛機的活動空間。
一個航天母艦也等於一個龐大的武器庫，它不僅擁有導彈、火箭，還擁有定向束能武器。這種武器靠加速器射出高速電子、質子、重離子等高速離子流，攻擊目標中的要害部位，使之軟化、變形、穿透、燒毀等。
操縱航天母艦的是“航天軍”，由幾百名宇航員組成。他們的指揮部設在航天母艦上，其他人員則分散於各個航天器上，他們在太空中訓練與作戰，可謂是一支神力無比的“天軍”。
飛艇型航天母艦
飛艇是一種沒有翼、利用裝著氦氣、氫氣和熱空氣的氣囊所產生的浮力而上升，靠發動機與螺旋槳的推動力而前進的一種飛行工具。早在18世紀飛艇問世後，就被用於軍事目的。它不但用於空中執勤，還用於巡邏、偵察、運輸、通信傳播、處理突發事件等。科學家們根據飛艇的特點，還想到今後讓它充當“航天母艦”的重任。
航天母艦所用的巨型飛艇長2400米，飛艇艇體由先進的蜂窩狀複合材料製作，厚度達3米。在飛艇頂部設有可供直升機和短距離起降飛機起飛的跑道，底部則有一個巨大的屏幕。巨型飛艇由160部發動機推進，時速可達160千米，所用電源由汽輪發電機、太陽能板和一套熱電轉換裝置聯合提供。由於飛艇實在太大，無法在地麵停降，於是它配有6艘可與母艇連接和分離的小飛艇作為地麵與巨艇間人員和貨物運輸的工具。飛艇內充有氦氣，故其十分安全。
飛翼型航天母艦
飛翼是一種無機身、無尾翼、僅有機翼的一種飛行器。其結構簡單，飛行阻力小，載重量大。於是有些科學家建議利用空中飛行的若幹個飛翼在空中對接而形成“航天母艦”。
從同一機場或不同機場起飛的若幹個飛翼，在指定空域進行快速對接後，連接成一個大飛翼。大飛翼規模可根據軍事需要，按照人們預先選定的最佳航線在空中長期飛行，航天飛機可以在其上起飛與降落。
地球上的“航天母艦”
在地球上起飛的飛行器，要想飛到太空去，就必須想辦法克服地心引力的束縛。而如果機場建在靠近赤道緯線上的話，航天飛行器的速度就會大大提高，這是因為在緯度為0的情況下，航天飛行器的速度等於火箭發射的速度上加上地球自轉的速度。
於是人們想到在赤道附近的國際海域上建造一條大噸位的可用於發射航天飛行器的軍艦，實際上這就是航天母艦，這一係統包括航天母艦，專家及有關人員居住、救生用的拖船以及負責供給和護衛的船隻。在地球海域上建造航天母艦，從技術和經費上都比利用航天及航空飛行器建造航天母艦要可行得多，隻不過它受到地域限製不可能每個國家都能利用罷了。
25.五千萬年後的生物
在人類出現在地球上之前的相當漫長的歲月裏，地球上的生物發生了翻天覆地的大變化。魚類進化為兩棲動物，兩棲動物又進化為爬行類動物，生物的活動範圍從水中擴展到幹燥的陸地。還有一些爬行類動物進化為飛鳥。由於優勝劣汰的自然規律，一些看起來弱小的生物在生存競爭中存活下來並成為自然界的霸主。曾在地球上橫行了2億年之久的恐龍，由於今天仍未完全弄清的原因突然滅絕，於是為當初在恐龍腳邊戰戰兢兢生活的哺乳動物的興起提供了機會。有些生物學家認為，人類就是現今地球上的恐龍，在恐龍滅絕後的6400萬年裏，人類繁榮昌盛起來，他們無所不在，甚至剝奪了野生動物的棲息地。