力场防护罩：并非只存在于科幻故事中

程醉

在著名的科幻电影《星际迷航》系列中，最引人注目的无疑是寇克舰长驾驶的“星舰”（Starship）了。这个词来源于科幻小说，指的是一种尚处于理论阶段，用来做恒星星际航行的大型飞行器。

现实中，要制造出真正意义上的星舰，人类还面临许多尚未攻克的难题。比如说，高效的动力与能源系统、封闭式生物循环系统等等。即便不考虑这些问题，我们也能够想象到，在太空中旅行充满了危险：与小行星相撞，微小的陨石撞上舰体，甚至还可能遇到武装到牙齿的外星人……一旦遇到这些情况，星舰该怎么办呢？

如果有一种防护措施既能够挡开敌方的武器，又可以摧毁太空中飘浮的异物，那会是什么呢？在《星际迷航》中，力场防护罩绝对是保护星舰安全的首要工具。

实际上，力场防护罩的概念虽然出自科幻故事，但它是我们最有可能实现的星舰技术之一。

星舰面临的首要威胁应该是小行星、陨石以及敌方的导弹和炮火。想要对付这些威胁，最佳方法无疑是将它们通通气化。现实中，唯一能达到这种效果的东西叫“等离子体”，又被称为“电浆”。

在地球上，我们熟悉的闪电和北极光都是等离子体。在恒星内部，等离子体的温度高达数百万摄氏度，绝对能将一切物质在瞬间汽化。

我们可以将巨大的等离子体产生器装置于星舰的外部，只需要按下开关，它们就会发射出由超热等离子体构成的猛烈雷暴，将太空中的舰船包围起来。

不过，自然界中的等离子体可不会乖乖地受人类控制，幸好它又是一种很好的导电体，人类通过巧妙设计的磁场，便可以捕捉、移动它。

在美国哥伦比亚大学的实验室里，就有一台能够控制等离子体的仪器，叫作“仿星器”。它其实是个巨大的电磁室，在它里面的等离子体就不像闪电那样“来无影去无踪”，表现得十分平静，能够完全受控制，甚至人类还能对其随意塑形。

不过，要在星舰的外部使用它，首先得在等离子体产生器旁边装上数百个重负荷电磁铁。同时，由于星舰形状并不规则，因此我们还必须小心安排每一个磁场，使之能重叠并包裹住星舰的每一处曲面。做好这些事情的难度很大，同时，最重要的是，等离子体的温度可达数百万摄氏度，这是一把双刃剑，运用得好能够防护自身，运用不好则会“玩火自焚”。

这个思路虽然可行，但还不够完美，是否还有其他靠谱的选择呢？

激光是20世纪以来，人类继原子能、计算机、半导体之后的又一重大发明。激光能够以数千度高温的光束摧毁任何物体。不过，激光束通常只有一支铅笔一样粗细，要想保护星舰这样庞大的物体，就必须想办法增加它的覆盖面积。

在实验室中，科学家能够用一束激光和几面镜子，做出一个激光束交叉、折射而形成的网格。我们可以通过增加镜子和激光束的数量，做出一个更大的激光网格阵列，或者说一个足以覆盖飞船这样面积的“激光栅栏”。任何通过激光栅栏的固体物质，都会被激光产生的高温在瞬间汽化。

采用激光栅栏来制造星舰的力场防护罩，理论上完全行得通。不过，要想在现实中得以实施，却也得面对工程量浩大的问题。因为要想对星舰进行全覆盖，至少需要几十个甚至上百个激光发射源，以及上千面用于折射激光的镜子。同时，还需要在飞船上按照经过详细计算所确定的位置，对它们进行逐一安装。

激光栅栏系统一旦启动，激光束就会在有一定倾斜角度的镜子之间反射，从而在星舰周围形成密集的激光栅栏。任何试图通过激光栅栏的敌方导弹都会在瞬间被摧毁。

然而，既然是栅栏的模样，总会存在一定的空隙，如果敌方的导弹足够小，小到可以穿过激光束之间的缝隙，那么对星舰仍然能够产生致命的威胁。因此，我们还得设法防止这类小型导弹的袭击，最佳解决办法是在激光栅栏内部再增加第二层防护措施。它要非常坚固并且编制紧密，足以抵挡微小的导弹攻击。

世界上最坚韧的合成物，眼下可能非碳纳米管莫属。碳纳米管又名巴基管，是一种具有特殊结构的材料。碳纳米管非常细，宽度相当于人的头发丝的两万分之一。用碳纳米管织成的布料比棉布轻得多，但它的强度和韧性都是其他纺织品所无法比拟的。

目前，美國麻省理工学院已经能够用碳纳米管织造出高强度的织物，受美军资助的这一项目被列为机密，因此美军要利用这种织物去做什么我们就不得而知了。

我们知道的是，这种利用尖端科技生产的布料，是由数十亿根碳纳米管随机交叠织造而成的。目前，科学家已经能够织造出一毫米以上的碳纳米管织物，不久之后，他们便能够织造出数十厘米甚至更长的碳纳米管织物。到那个时候，碳纳米管织物将成为星舰的第二层防护罩的最理想原料。

有了这层防护罩以后，无论多么微小的袭击物，都难以让星舰受到丝毫伤害。除非，敌人向星舰发射了激光……

对于资深科幻迷来说，肯定知道在宇宙这种复杂的环境中，星舰面临的威胁不仅有导弹和太空异物。在电影中，寇克舰长的星舰被击伤或者击毁，十有八九都是敌方的激光武器所为。

激光，可以说是目前人类已知的终极科幻武器。在科幻故事里，它甚至能够摧毁一个星球。一个“高大上”的力场防护罩必须能够阻挡激光武器的攻击，才能使星舰在漫长的星际征途中得以幸存。

按照我们之前的设计，即使星舰将等离子体防护罩、激光栅栏以及碳纳米管织物都安装上，依然无法抵御激光武器的攻击。因为激光无法阻挡激光，这是一个常识。当一条激光束遭遇另一条激光束，就好像两只手电筒的光交叉而过一样，是无法挡住彼此的光的。也就是说，如果星舰遭到激光武器的攻击，敌方的激光就会穿过激光栅栏的防护，也会穿过碳纳米管织物，一举击毁星舰。

现实中，能够抵御激光攻击的材料其实已经存在。在特殊光源环境中工作的人，大多会配备一种特殊的眼镜。在这种眼镜的镜片上涂抹有一层感光变色的材料。所谓感光变色，就是说这种材料能够对光起反应。在普通光线下，镜片是透明的。但是，如果我们用紫外线灯等特殊光源对它进行照射，经过短短几秒钟时间，镜片受照射部分的颜色就会变深，最终将光线阻挡。感光变色材料遇到激光也是如此，因此我们只需将它们喷涂于星舰表面就能成功抵御激光武器的攻击。

当上面的这些技术共同配合使用之后，我们终于可以说基本上做足了防御工事，完成了力场防护罩的安装。虽然我们的解决办法与电影中寇克舰长的防护罩还不尽相同，但它能产生的作用在某些方面实际上已经超越了电影中给出的方案。

未来的某一天，当我们的星舰在浩瀚的银河深处孤身巡逻，这时，敌舰突然出现并且逼近，准备攻击，如果你恰好是星舰的指挥官，你的第一个命令会是什么呢？

当然是：“启动防护罩！”