你有飞机我有飞毯

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受鳐鱼的启发,哈佛大学的科学家已经造出了真正的飞毯,不过要给人类乘坐,还得有一段时间。

周末坐在客厅的沙发上,双脚踩着一条绛紫色漩涡花纹编织地毯在客厅看电视剧;广告的空挡,蹬上地毯去厨房拿瓶啤酒;电视剧结束,蹬上地毯出门透口气。你只需要站在地毯上,弯曲双膝,靠身体的倾斜控制飞行的方向。而飞行的距离、高度、乘客的体重、飞毯前进时振动的幅度都事前计算好了,不用担心司机是刚拿到本儿的新手,不用担心耗油,不用担心超速和堵车,也不用担心没有停车位,唯一要担心的就是自己的衣服和地毯的颜色是否搭配。

乘坐地毯飞行不需要面对一大堆仪表、离合器和刹车,也不用依靠螺旋桨、涡轮机等引擎,它的引擎就是空气,控制方向的是自身重心的位移,这更像是玩一次“体感游戏”。另外,地毯可以在空中鸟瞰,这还省下了安装GPS认路的钱。

飞毯已经从《一千零一夜》里飞出来,降落在现实世界。在哈佛大学的应用数学实验室中,印度裔的教授拉克斯铭亚南•马哈德温(Lakshminarayanan Mahadevan)利用流体力学、伸缩算法等科学原理,让飞毯上演了其在现实世界中的“处女秀”。

仿照鳐鱼造飞毯

“这绝对没有违反物理规律”,数学家和物理学家们的研究发现,一张薄片可以在水中浮动,并且向前漂移,他们的思绪立即转移到流体力学的另一个研究对象上――空气。这些科学家们认定了飞毯是可行的:“空气动力应该有可能让毯子保持在高处”。

不过,有关飞毯的大部分研究是在水中进行的。第一个用作实验的模型居然是人体。如果把游泳的人看做“飞毯”,那么他们是靠什么引擎推动前进的呢?马哈德温教授计算了游泳的人在挥臂划水时,度、粘稠度和肌肉的运动等因素,得出一套“水中飞毯”振幅与振动次数的公式。公式进一步证实了飞毯的可行性。

马哈德温教授也一直在自然界中寻找飞毯的佐证。别忘了,飞机、直升机、地效飞行器这些“飞毯”的近亲都是“仿生大户”。仿生对象在鸟类、绰号“西班牙舞者”的海蛞蝓和鳐鱼之间角逐。而飞毯选择了鳐鱼,这种长得像扁平的烙饼,游动时将2700米的深海横向“剖开”的软骨鱼类。“鳐鱼没有鱼鳔,必须利用波动身体,同时产生上升和前进的动力,扁平的身体通过改变波形、波频、波长和波的传播方向等来控制前进的速度和方向,飞毯的原理也和它差不多。”马哈德温教授表示,飞毯自身既是座椅,又是引擎。

用什么材料制作“引擎”,着实费了马哈德温教授和他的伙伴们一番功夫,谁都知道轻薄柔软对毯的重要性,但使用阿拉伯民间故事中的绿色丝绸显然不太现实。马哈德温教授尝试了高分子聚合物、金属薄片,然而,弹性和摩擦力的实验失败了。另一个团队利用大鼠的肌肉细胞作为动力,仍没有成功。飞毯的材料既要随着电信号波动,还要有柔软的韧性,能抵抗振动时产生的摩擦力。基于这个要求,马哈德温教授决定试试复合材料――一种涂上金属衬箔的轻薄纤维织物,被称为“智能聚合物”,可以随着电信号产生起伏波动。“这的确起效了”。

4厘米长,0.1毫米厚的毯子漂浮在空中,每秒震动大约10次,振幅大约为0.25毫米。根据复合材料制成的“飞毯”的质量、空气的密度、乘客的重量、飞行的距离,马哈德温教授计算出“飞毯”首飞的参数,输入地毯中,让试飞的地毯就像一张实时接收信号的智能薄膜。然而,首张飞毯只有纸币大小,首位“阿拉丁”当然不是马哈德温教授,而是一只蚂蚁。

颠簸问题未解决

“如果你想平稳地漂浮在空中,你可以让毯子产生较小的起伏,但是你前进的速度会很慢。”马哈德温教授在接受《自然》杂志采访时,解释了让蚂蚁成为首位乘客的无奈。显然,现在飞毯还不能作为载人飞行器。

要增加载客量,同时也要增加飞毯自身的重量。而要驱动这样的飞毯,也需要加剧振幅。到目前为止,高速飞毯剧烈的振幅带来的颠簸,乘客是吃不消的。速度与平稳兼具是飞毯目前还没有解决的问题。制作能够承受一个人的飞毯,还需要一个更加强大的引擎。

一年过去了,关毯的研究暂时没了动静,直到2009年5月,日本的宇航员若田光一在国际空间站的摄像机面前,驾驶飞毯,再次试飞。这次的试飞像是哈佛大学那次展示的姐妹篇,若田光一脚下白色飞毯的大小和冲浪板相仿,他的双脚用胶带固定在飞毯上,事实上,他驾驶飞毯的姿势也和冲浪无异,唯一不同的是,这次“冲浪”是在失重环境中,并没有动力。人们要驾驶真正的飞毯在太空遨游,或许还要等待一些时日。