自從擁有了強大的航天科技之後,人們就經常把一些奇奇怪怪的東西送上太空,比如說玩具、唱片甚至是跑車,今天我們要講的是,在1992年,科學家曾将1根2萬米的金屬線送上太空,大家不妨來猜猜他們想幹啥?
我們都知道,地球有一個很強的磁場,正是有了它,地球的大氣層才不會被太陽風“吹走”,我們還知道,根據電磁感應原理,當導體在做切割磁場的磁感線的運動時,這個導體兩端就會産生感應電動勢,在這種情況下,如果它處于一個閉合電路中,那麼就會産生電流(這就是發電機的基本原理)。
将這兩點聯系起來,我們就很容易聯想到一個問題,那就是地球磁場能發電嗎?從理論上來講,地球磁場确實是能用來發電的,但正所謂“事實勝于雄辯”,雖然這在理論上行得通,但是不做個實驗來确認一下,這個推測始終不是太讓人信服。
看到這裡相信大家已經猜到了,事實上,為了對這個假想進行驗證,在過去日子裡科學家曾用衛星做了一個實驗,而在1992年,科學家将1根2萬米的金屬線送上太空,正是這個實驗中的一部分。那麼這個實驗結果怎麼樣了呢?下面我們就來介紹一下。
實驗的思路非常簡單,就是在衛星和航天飛機之間拉一條的金屬線,然後再從航天飛機上拉一條金屬線進入地球大氣的電離層,這樣就形成了一個通路。當它們運行在繞地軌道上時,這條金屬線就可以因為切割地球磁場的磁感線而産生電流,再通過相關檢測,科學家就可以知道這樣做到底能不能發電,以及能夠發多少電。
這個實驗說起來容易,真正要做其實是很難的,大約在1970年代這個計劃就被提了出來,但一直到1992年才得以實施。這個被命名為“繩系衛星系統”(Tethered Satellite System ,簡稱TSS)的任務由“亞特蘭蒂斯”号航天飛機執行,然而在執行任務的過程中,這根2萬米的金屬線僅僅放出了200米左右就卡住了,導緻了該任務沒有成功。
盡管如此,科學家還是在金屬線上檢測到了大約3A的電流,這就證明了地球磁場确實是能發電的。由于這次實驗不太成功,在4年以後,也就是1996年,不甘心的科學家們又将這個實驗重複了一次。第二次任務由“哥倫比亞”号航天飛機執行,剛開始的時候一切順利,但令人郁悶的是,在航天飛機成功地釋放出了衛星之後不久,它們之間的金屬線就斷了……
雖然第二次任務算不上是圓滿成功,但是和第一次任務相比,此次任務給人們提供了更多的數據,科學家據此得出,地球磁場不但能發電,而且在實驗中産生的感應電動勢以及電流轉換速率還比預計的高出了不少,在最高峰的時候,其功率可以達到3500W。
我們可以看到,這種程度的發電量顯然不适合用來當作常規的電力來源,其實科學家也并沒有指望利用地球磁場在太空中發電,而人們之所以花費了大量的人力物力來完成這個實驗,是因為科學家希望在未來能夠反向利用這個現象,從而實現人造天體在近地軌道上的加速和減速。
當運動的電荷在磁場中運動的時候,磁場就會對其産生一種力,這種力被稱為“洛倫茲力”,很明顯,如果驗證了地球磁場能發電,那麼就說明了地球磁場也會對其中的運動電荷産生相應的洛倫茲力。
按照這個原理,科學家隻需要控制近地人造天體中的電流大小和方向(注:人造天體中的電流可以來自于太陽能電池闆),就能夠非常方便地利用地球磁場很方便地實現加速和減速,而上述實驗的主要目的就是為科學家提供相關的實測數據。
順便講一下,這個想法雖然很不錯,但因為種種原因,到目前為止這種技術并沒有得到應用。
總而言之,地球磁場是能發電的,但是由于科技水平的限制,我們現在暫時還不能使用這種資源,也許在未來人類把太空電梯建設好了,利用地球磁場發電的方式才能得到一定的應用。
好了,今天我們就先講到這裡,歡迎大家關注我們,我們下次再見`
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