科学网讯 北京时间9月25日消息，日前多名韩国科学家发表论文联合推出一款新型智能玻璃，由它制造的家用窗户可以让民众以较低成本实现冬暖夏凉。

　　据《朝鲜日报》报道，这项科研成果的发明者林何新、祖郑何、金裕荣和李章桓，他们来自韩国崇实大学和韩国电子技术研究所。据他们介绍，当光照强烈、天气炎热时，这种智能玻璃会自动变暗，做到完全不透明；而当阳光不足、天气较冷时，这种智能玻璃又可以在几秒内切换到完全透光的状态，从而使更多的阳光照射到屋内，利用太阳能给房屋供暖。

　　“据我们了解，现有的智能窗户都无法如此迅速地实现光学性能切换，”这些发明者在《美国化学学会纳米》杂志上撰文说，“通过管理照射到房屋内部阳光的多少，这种新型的光控制系统提供了一个节省取暖、制冷和照明费用的新选择。”

　　市面上现有的智能窗户产品往往价格昂贵、质量较次，并且在生产的过程中使用各种有毒材料。于是，这4名研究人员便开始着手研究新型智能窗户系统来克服这些问题。最终，他们发现聚合物、离子膜以及甲醇溶剂结合起来可以生产出便宜、稳定且功能强大的智能玻璃。

　　(科学网-kexue.com 蜘蛛侠)

鸽子的乳汁可以帮助幼鸟建立起免疫系统

火烈鸟同鸽子一样，也会用乳汁来哺育幼鸟

　　据国外媒体报道，许多人都知道，以母乳哺育幼崽许是哺乳动物与其他动物最明显的区别之一，鸟类也不例外。但在人们心中，对幼崽的哺育一直都应该是雌性哺乳动物的“特权”，这也才能真正的体现出“母性”的含义。但是科学家近日得出最新研究发现，即不仅雌鸽可以产生乳汁，雄鸽同样有这种能力，且濒临灭绝的火烈鸟、帝企鹅也同样以这种方式对幼崽进行哺育。最让研究人员感到意外的是，这些鸟妈鸟爸分泌的“鸟奶”不仅具有大量营养物质，而且可以帮助幼鸟在体内建立免疫系统。

　　据来自该研究的一份报告显示，英国医学委员会基因组学已经对这雄鸽也可产奶的奇怪现象做了详细的研究，并着重分析了产生这种现象的起因和最终“用途”，该报告的作者表示，雄鸽分泌出的乳汁与雌鸽的乳汁有着类似的功能和作用。同时，研究人员还发现这种能产生出乳汁的雄鸽有着一种特别的基因，这种基因可以帮助促进体内抗氧化物和免疫蛋白的产生。因此这种乳汁也会保护幼鸟远离疾病，这正像雌鸽的母乳具有营养物质一样，对幼鸟的早期发育十分重要。研究人员分析，这是由于雄鸽产出的乳汁多来自于嗉囊内的细胞，而嗉囊内则充满了丰富的蛋白质和脂肪。

　　据了解，幼鸟在出生的第一个礼拜仅食用来自“父母”的乳汁，到第二个礼拜会既食乳汁，也会食用成鸟所吃的一些食物。该报告的作者之一米根—格里斯派（Meagan Gillespie）表示，这些鸽子的乳汁中十分可能包含了抗氧化物和免疫蛋白，它们不仅会直接帮助发育中的幼鸟增强免疫系统，同时还能保护成鸽的嗉囊组织。研究最终推论，该雄鸽的产奶机制是类比其他哺乳动物的一个系统进化的有趣实例，虽然这些鸽子的乳汁同其他哺乳动物的乳汁有着相同的功能和作用，但却是由不同机制产生的。

　　据悉，鸽子嗉囊发达，雌鸽生殖时期能分泌“鸽乳”哺育幼雏，属晚成禽类。配偶终生基本固定，一年产卵5—8对。雌鸽在夜间孵卵，雄鸽在白天孵卵。孵化期14到19天。所有鸽类都能以“鸽乳”喂哺幼雏。幼雏将喙伸入亲鸟喉中去获得鸽乳。而幼鸟在“父母”的双重乳汁喂养下自然就会茁壮成长了。（尚力）

地震分析师安东尼-古尔里诺演示工作中的预警系统，已发出地震警告

美国的预警系统在模拟1994年6.7级诺思里奇地震时接受测试

已接受测试的预警系统尚没有推向公众和企业，它拥有挽救数千人生命的潜力

官员们表示两座核反应堆在地震发生后自动关闭

8月的地震中，距离震中大约10英里（约合16公里）的一座核电站被迫关闭

3月，日本发生大地震并引发海啸，预警系统接受实战检验，挽救了数千人的生命

　　北京时间9月22日消息，8月，美国发生一场地震并导致一座核电站关闭。一个月后，加利福尼亚州的地震学家成功测试了一个地震预警系统。这一系统能够在探测到断层断裂产生的第一个能量脉冲时发出早期预警。

　　这个地震预警系统由加州大学研发，目前还没有推向公众或者企业。也就是说，在发生地震时，只有一组科学家能够接到警告。但随着时间的推移，这个预警系统将投入使用，为美国公众提供预警服务。8月，弗吉尼亚州路易莎县发生5.8级地震。地震发生后，距离震中10英里(约合16公里)的一座核电站关闭，避免了一场更大的灾难。

　　类似的地震探测系统已经在日本、墨西哥、台湾和土耳其出现。在3月11日发生9级大地震并引发海啸时，日本的预警系统挽救了数千人的生命。由于这一系统，东京居民在高层建筑开始摇晃前10到30秒收到警告。借助于早期预警系统，大约有12辆列车立即刹车，避免灾难发生。美国采用的一种预警系统允许空中交通管制员及时终止飞机的起降。

　　9月1日，加州发生4.2级地震，加州大学地震学家伊丽莎白-科克兰利用这个机会测试预警系统。她说：“如果不是得知发生地震，我会认为是一辆从附近经过的卡车。”早期预警系统的支持者表示，由于很难预测地震，最理想的做法就是让居民和商业部门在地面晃动前做好准备。即使能够争取短短5秒钟也是非常宝贵的。

　　加州大学项目参与者理查德-艾伦表示：“你一定希望在墙壁倒塌前钻到坚固的桌子底下。我们不希望人们慌忙跑出建筑。”早期预警系统能够感知到断层断裂后产生的第一个能量脉冲，根据有限的信息评估地震强度。由于地震波的移动速度存在差异，这一点是可以做到的。部署在地下的传感器网络可以探测到快速移动但破坏性较小的P地震波，P波之后是破坏性较大的S波，警报将在S波到达前发出。

　　预警系统能够争取到几秒到几十秒的时间，具体取决于与震中之间的距离。距离越远，时间越长。项目负责人道格-加文表示，如果预警系统取得成功，列车可以及时刹车，飞机会被及时禁飞，发电厂可以做好准备，学生也会被撤离到安全地带。预警在地震源头无法发挥作用，因为震动几乎立即扩散。

　　在1995年6.9级神户地震之后，日本开始投入巨大努力，研发公共预警系统。具体研发工作开始于2000年。在投入5亿美元和历时7年之后，日本建立了世界上第一个早期地震预警网络。除了日本外，墨西哥、台湾和土耳其同样部署预警系统，但先进程度远不及日本。

　　3月，日本地震预警系统接受“实战考验”，当时的大地震袭击日本东北部地区并引发海啸。在传感器首次探测到地震发生迹象后8秒钟，日本政府通过电视、电台和手机向公众发出警告。数百万人收到警告，争取到5到40秒时间，具体取决于他们与震中之间的距离。东京距离震中大约230英里(约合370公里)，在收到警告大约10到30秒后，东京的高层建筑开始出现摇晃。十几辆列车及时刹车，避免灾难发生。在地震后一周举行的众议院附属委员会听证会上，美国地质勘探局负责人玛西娅-麦克努特对议员表示，日本的预警系统挽救了数千人的生命。(秋凌)

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艾滋病毒找到移除方法

　　一国际研究小组近日称，他们找到了一种阻止艾滋病病毒破坏免疫系统的方法，通过移除艾滋病病毒外膜中的胆固醇，即可有效阻止病毒对人体免疫系统的损害。这一发表在最新一期《血液》杂志上的研究成果对开发艾滋病疫苗具有重大意义。

　　艾滋病是由感染艾滋病病毒（HIV）所引起。通常，当一个人被某种病毒或细菌感染时，其免疫系统会自然而然地进行防御。而一些研究人员认为，艾滋病病毒会使人体防卫功能的第一道防线——非特异性免疫反应过度，从而削弱免疫系统的下一道防线——特异性免疫反应，进而使人体整个免疫机制遭到破坏。

　　英美意等国科学家在《血液》杂志上发表的论文表明，如果将病毒外膜中的胆固醇去除，会阻止艾滋病病毒引发非特异性免疫反应，这样艾滋病病毒就不能损害免疫系统了。当研究人员将胆固醇移除后，他们发现这阻止了艾滋病病毒引发非特异性免疫反应，并导致了由免疫细胞T细胞介导的特异性反应更加强烈。这一结果支持了科学家的上述假设，即艾滋病病毒通过过度刺激非特异性免疫反应，从而削弱免疫系统的防御能力。

　　论文作者之一、英国帝国理工学院的阿德里亚诺·博厄索博士指出，艾滋病病毒通过刺激人的过度免疫反应来破坏免疫系统，这可能也是为什么培养艾滋病疫苗如此困难的原因之一。大多数疫苗主要通过非特异性反应来识别入侵者，但如果病毒引发了其他机制，削弱了非特异性反应，疫苗就会很难起到作用。

　　通常，免疫细胞浆细胞样树突状细胞（pDCs）能够快速识别艾滋病病毒，并产生信号分子——干扰素来反应。这些信号会激活各种生理流程，其一开始虽然十分有益，但长时间作用则会损害免疫系统。研究人员发现，如果移除艾滋病病毒包膜中的胆固醇，艾滋病病毒就不能再激活pDCs，这样，T细胞就会更有效地对抗病毒。研究人员使用不同浓度的β-环糊精移除胆固醇，进而生产出外膜有着孔洞的艾滋病病毒。这种有穿孔的病毒没有传染性，不能刺激pDCs，但仍能被T细胞识别。

　　“这就像是军队失去了武器，但仍有旗帜在，其他队伍一样可以识别并对其进行攻击。”博厄索说。他的科研团队目前正在研究是否可利用这种不活化病毒开发艾滋病疫苗。(刘海英)

深海含有巨大的热能

　　据国外媒体9月20日报道，美国国家大气研究中心（National Center for Atmospheric Research, NCAR）最新的分析研究表明，地球上的深海区隐藏着大量的热能，使地球温度在十年或者更长时间内保持平稳。但研究人员称，这部分热能早晚得找上门来，可能将以另一种形式昭示气候变化。

　　这项研究根据计算机模拟全球气候，发现海洋1000英尺（300米）深处是过去十年内“失踪的热能”隐藏之地。研究结果还表明在下个世纪还会有几个这样的的十年间隔期，即使全球变暖趋势继续下去，也会在某个十年里，一部分热量被海洋隐藏起来。NCAR高级研究员杰拉德•弥尔(Gerald Meehl)是该研究报告的首席作者，他说：“我们将看到全球变暖在未来的一段时期处于沉寂期。不过，沉寂期可能只持续大约十年左右，而气候变暖又将恢复。这项研究说明了为什么全球气温的上升不会呈直线形。”

　　在21世纪的前十年，温室气体排放量继续攀升，卫星测量数据显示，进入环境系统的热能和从环境系统里释放出来的热能之间的差额实际上增加了，这意味着，一部分热量可能隐藏在地球上的某个地方。

　　NCAR的研究人员人凯文•崔伯斯(Kevin Trenberth)和约翰•法苏洛（John Fasullo）于2010年在《科学》杂志里撰文指出，在稳定的气候状态下，进入环境系统的热能和从环境系统里释放出的热能差不多，但如今的气候状态并不稳定。温室气体增多意味着进入地球环境系统里的热能多于从环境系统里释放出来的热能，但半数进入环境系统里的热能“消失”了，并可能会最终再次出现。崔伯斯和法苏洛在报告中称：“半数热能没有被统计在案，这部分热能没有离开气候系统，但没有被卫星、海洋传感器等技术监测出来，它们可能潜藏在深海区，在这些地方传感器不起作用。引起差额的部分原因也可能是卫星或传感数据测量或处理过程不准确。但有必要追踪气候系统里的热能， 这样我们就能了解发生了什么，以预测未来的气候。”

　　为了寻找“失踪的热能”藏匿之所，杰拉德•弥尔和他的同事利用由NCAR、能源部与其它机构的的科学家共同开发的软件工具—全球气候模型（NCAR Community Climate System Model）的强大功能模拟大气、陆地、海洋和海冰之间复杂的相互作用，进行了五次全球气温的模拟。模拟基于对未来人类活动的温室气体排放量的预测，表示在本世纪气温将上升几度。但每次模拟都显示，气温在稳定了近十年后才再度攀升。例如，一次模拟显示，全球平均气温在2000年和2100年之间的100年内上升了约2.5 华氏度（1.4摄氏度），但在这100年内有两个10年，气候变化处于沉寂期。模拟结果表明，在这些十年间隔期间，多余的能量进入海洋。由于海洋环流的变化，海洋的吸收率也会发生变化。海洋1000英尺（300米）深处在沉寂期吸收的热量比其它时期多18%至19%以上。崔伯斯说：“这项研究表明，失踪的热量确实深埋在海洋里。热量并没有消失，所以它不能被忽略，这部分热量早晚得找上门来，可能将以另一种形式昭示气候变化。”

　　模拟实验还表明，在沉寂时期的海洋变暖在不同区域有不同的表现。在间隔期，整个热带太平洋的平均海洋表面温度降低，而在高纬度地区，海洋表面温度升高，尤其是大约南纬30°和北纬30°之间的太平洋和北纬35° 和北纬40 °的大西洋，在那里海洋表面吸收更多的热量，并储存到海洋深处。

　　弥尔表示，拉尼娜和厄尔尼诺事件可以覆盖在图表上的间隔期，也就是说，在十年的间隔期发生了拉尼娜和厄尔尼诺现象。当全球气温略有下降，就是拉尼娜现象期间，寒流到达热带太平洋表面；当全球气温略有上升，就是厄尔尼诺现象期间，这些水域比较温暖。据悉，拉尼娜是指赤道太平洋东部和中部海面温度持续异常偏冷的现象，是热带海洋和大气共同作用的产物。与拉尼娜现象正好相反，厄尔尼诺现象泛指赤道附近的东部太平洋表层海水温度上升引起的气候异常现象。

　　这项模拟实验是NCAR的耦合模式比较计划第5期（Coupled Model Intercomparison Project Phase 5，CMIP5）的一部分，得到美国能源部科学办公室的支持。研究报告发表在《自然气候变化》网上。（尚力）

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日本研发充电公路 电动汽车告别笨重电池

　　北京时间9月17日消息，据英国《新科学家》杂志报道，日本科学家研发充电公路，如果他们的梦想成真，未来的电动汽车将由充电公路充电。随着这项技术的投入使用，电动汽车将从此与笨重的电池说“再见”。电池不仅增加了汽车重量，提高燃耗，同时还需要经常充电。

　　几十年前，就有人提出打造充电公路的想法。此前的尝试将充电线圈植入公路，形成电磁场，电磁场通过与一个线圈发生反应，为汽车充电。日本爱知县长久手丰田中心研发实验室的花泽正纮(Masahiro Hanazawa)表示：“由于线圈必须面对面排列以达到较高的能效，这项技术可以用于为停车场的汽车充电，但永远无法为行驶中的汽车进行高效充电。”

　　目前，花泽正纮和爱知县丰桥技术科学大学的大平村上(Takashi Ohira)正在研发一个系统，能够通过轮胎之间的钢带和公路上的金属板传输电量。花泽正纮说：“我们采用的方式是利用一对轮胎输电，轮胎始终与路面接触。”

　　为了测试电量在穿过轮胎橡胶时的损失程度，花泽正纮和大平村上进行了一项实验室实验。实验中，他们将金属板放在地板上和轮胎内。大平村上说：“电路中的能量损失不到20%。”在5月于京都举行的无线供电国际学会微波研讨会上，研究小组公布了他们的研究成果。大平村上表示，借助于足够的电量，这一系统能够为典型乘用车供电。目前，研究小组正在研制一个小规模原型，验证这一充电系统的有效性。他承认这项技术的能量损失远远高于普通电池。

　　新西兰奥克兰大学的电气工程师约翰-伯伊斯指出，如果采用这一系统，公路金属板的电压需要达到5万伏，才能满足汽车的充电需要，这一电压与泰瑟枪需要的电压相同。他说：“你绝对不愿意开车行驶在这样的公路上。”此外，在满足所需能量水平情况下，电路板将产生一个强大的磁场，导致严重的射频干扰，可能让所有电气系统陷入混乱之中。

　　澳大利亚悉尼新南威尔士大学的丹尼尔-弗里德曼表示：“对现有公路进行改造和安装必要的基础设施费用极高。”唯一可行的方式就是在主要高速路上采用金属板，其他公路上行驶的汽车仍旧使用电池。(孝文)

地穴兽模拟图

复杂的地穴系统

　　据国外媒体报道，2.4亿年前，地球海洋和陆地上出现大量物种，甚至在地下还隐居着神秘的掠食性动物。它们生活时代早于恐龙，会在地下挖掘复杂的洞穴和通道。

　　科学家在摩洛哥发现迄今低纬度地区最古老的公共地下通道结构，这种史前地穴系统的详细资料发表在近期出版的《古代》杂志上，它们是世界上第二大古老的公用地穴结构，最古老的地穴结构比摩洛哥地穴早500万年前，位于现今南非地区。

　　这项研究负责人塞巴斯蒂安-沃伊特(Sebastian Voigt)说：“人们应当能想像得到摩洛哥地穴兽的模样，它们身体短小矮胖，非常结实，长有四条腿和短尾，脖颈较短。身体躯干大约长20-25厘米，我们猜测它应当长有锋利强壮的5趾爪子，适合于挖掘松软的泥土。”

　　据悉，这项研究由德国研究基金会提供研究经费，德国弗莱贝格工业大学化石足迹学家沃伊特和他的同事们在摩洛哥中部加纳盆地挖掘发现史前动物栖息的地穴通道系统，这个复杂地下结构包含着开口通道、出口、地道和地洞。

　　沃伊特说：“在这个地下通道内并没有发现相应的动物化石或者现存的地穴脊椎动物，该地下系统异常复杂，具有双重风道，无法观测到地道内部状况。”

　　基于地穴结构可以推测当时的栖息动物，科学家认为这种地下通道系统可作为退避、逃脱掠食性动物攻击的地点。虽然当时并不存在体积庞大的恐龙，但是该地区生活着巨大、快速奔跑的长腿史前鳄鱼，有相关的化石证据可以证明。同时，现代蜥蜴、蛇和大蜥蜴的史前祖先也存活于该时期。

　　这种地穴结构表明摩洛哥地穴兽在地下洞穴中可避免极端恶劣的气候，沃伊特说：“在当时的三叠纪时期，摩洛哥处于一个半干燥的大型内陆盆地，下雨之后河流流淌速度缓慢，河床非常平坦，平时多处于完全干燥的状况。松散和植被覆盖在溪流岸边，白天非常火热，夜晚却较为寒冷。”

　　地穴中平坦的地面表明经常有动物栖息，或许用于收集食物，例如：植物、根茎和昆虫，它们可能经常夜晚在地面上活动。

　　挖掘地穴的也可能是单个动物，比如：鱼，在古生代早期，动物的挖掘地洞行为非常重要，这暗示着复杂生物出现的开端。沃伊特猜测动物的最早进化过程是为了躲避环境的极端条件，特别是干旱气候。

　　无论任何时候动物都可以挖掘洞穴逃离，一些恐龙物种也擅长挖掘地穴。对于地穴挖掘较大的一个局限性就是适当的地质层。对于摩洛哥地穴兽而言，它们生活地点所在的土壤层非常适合于挖掘。该地穴系统构造于河堤沙土和潮湿漫滩泥的混合性土壤。

　　美国范德堡大学地球和环境科学教授莫利-米勒(Molly Miller)说：“这是一个非常令人兴奋的发现，它以具有说服力的证据提供了史前地穴动物的生活状况。”她强调称，这项考古发现表明2亿多年前四足动试图物挑战和改变当时的环境条件，这是一个非常漫长的进化历史！（悠悠/编译）

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艺术家想象中的脉冲星和它的小伴侣星( 白矮星）

　　由“钻石”组成的行星大小的天体(白矮星)被发现绕巨蛇座内的一颗4000光年远的脉冲星公转。

　　利用澳大利亚帕克斯的64米射电望远镜探测到这颗脉冲星PSR J1719-1438，并用英国的洛维尔射电望远镜盒夏威夷的凯克望远镜进行了确认。脉冲星是极端致密的城市大小的恒星，1.4个太阳质量被压缩进20公里的直径范围内，并快速地自转；PSR J1719-1438以每分钟10000次的令人晕眩的速度自转。

　　来自澳大利亚、德国、意大利、英国和美国的天文学家注意到脉冲的到达时间被系统地调制了，这说明小伴侣星诸如行星的引力拉力。通过分析脉冲的调制，天文学家了解到伴侣星每2小时10分钟完成绕脉冲星一圈的转动，两颗天体之间的距离是600000公里。这颗天体必须不超过60000公里宽－否则它将被脉冲星的引力撕裂－但具有相当于木星的质量。

　　这颗伴侣星的密度和大部分由碳和氧组成的一致，被认为是一颗白矮星，它的大部分质量被脉冲星剥离了。

　　“毫无疑问它曾经是一颗恒星，”英国曼彻斯特大学的本杰明·斯塔普斯告诉《今日天文学》。“这是我们已知的按这种方式形成的唯一系统，因此我们认为它是相当罕见的。”

　　大约百分之七十的毫秒脉冲星有某一种类的伴侣星，但在这个新事例中，天文学家认为在其原始形态的伴侣星通过转移物质并让它自转起来，从而把一颗老的死亡的脉冲星变为一颗毫秒脉冲星。

　　“我们知道几个其它系统，被称为极致密低质量X射线双星，有可能根据上述情景演化并有可能代表类似的J1719-1438脉冲星的，”团队成员安德烈·博赛提说。

　　双星的最终命运由赠与星在物质转移时的质量和轨道周期决定。“我们认为系统现在处于其生命周期的稳定相位，因此可能保持这样，”斯塔普斯说。“我们一定将进一步研究这个系统。我们会进行更深入的红外观测，也试图测量该天体在天空中移动的速度，这可能告诉我们关于系统起源和未来的更多信息。”

　　这个发现是在全天系统地搜寻脉冲星期间获得的，在200000吉字节的数据中发现的。论文发表在本周的《科学》杂志上。

　　据国外媒体报道，由英国星际协会与Tau Zero基金会发起的，伊卡洛斯星际公司具体管理的伊卡洛斯星际航行工程是人类目前执行的一个向距离太阳系最近的恒星系统发射无人宇宙飞船的计划，而除了漫长的宇宙航行考验着飞船的各系统工作的连续性以及超远距离的星际通讯等等难题外，在飞船的材料，特别是超导材料的广泛运用上还需要较大的突破，而科学家依据三千年前中国风筝的设计思路，将使得伊卡洛斯飞船最终在结构上会更轻，强度上更大。

　　伊卡洛斯星际航行项目的科学家亚当（Adam Crowl）负责设计飞船的燃料以及燃料储存模块，并结合过去40年来，人类在航空航天运用材料上的进步，尝试着将最新的材料使用在宇航飞行上，并讨论如何建造这个能进行恒星际航行的宇宙飞船，其侧重点则放在制造技术以及材料工艺的考究上。

　　我们知道，早在三千多年前，古时代的中国就发明了风筝，当时古人使用的材料仅仅是竹子和细绸，随着时间的推移，技术的进步，风筝也在发生着各种变化，结合现代科技塑料以及碳纤维复合材料的使用，风筝脱胎换骨成了我们现在所熟悉的模样和结构。同样，在将近四十年前发起的“代达罗斯”航行研究就使用了当时所能提供的最先进的材料以及技术运用，比如高密度的耐高温金属合金、使用低温超导体创建磁场和涡轮电力系统对飞船的供应等等。

　　而从那时起，几乎所有人类涉及领域的新材料都被纳入视线，例如，碳的同素异形体、高温超导材料和热点性能材料，这些应用于建筑、电力以及发电站的新型材料都被用于飞船的设计，将这些新材料用于解决星际航行的问题，将推动我们在材料领域的发展。当然，代达罗斯计划更多的是侧重于起步研究，而伊卡洛斯计划可凭借着21世纪的宇航技术提升该计划的可操作性，星际航行与每个国家发射各自的卫星的航天活动不同，其代表的是全人类的意志，与每个人的利益相关。

　　风筝是一种非常古老的飞行器，利用的就是空气动力的原理，而当19世纪中叶的工业革命在蒸汽机、内燃机等动力设备上的突飞猛进，使得飞艇成为了显赫一时的飞行器，在此之前，具有古老历史的风筝在相当长的文明岁月里保持着人类发明的比空气重的飞行器。科学家通过研究风筝的的设计原理，将其运用到星际航行上。而风筝则是通过巧妙的布局，以最低的质量来匹配其所产生的升力。星际航行也存在着这样的定律，虽然宇宙空间不存在空气阻力，但是从材料上入手，从而降低飞船质量并提供足够的推重比，以产生更大的加速度。

　　由于飞船需要进行百年的星际航行，燃料对于飞船而言是有限的，如何充分使用这些燃料，在何时进行合理的加速，以及飞船发动机周围产生的余热能否被结构所吸收利用都将涉及到飞船材料设计上的难题。

　　我们目前使用的火箭都是以化学燃料为主，包括固体、液体、固液混合燃料发动机都是使用化学反应产生能量推动火箭，比较壮观的像刚刚退役的航天飞机，除了有固体发动机，还驼着一个巨大的液氢液氧燃料罐，也就是外部燃料箱。这些化学反应产生能量的动力系统不可避免地会产生大量的热辐射以及随着发动机喷射出去的余热，这都是在损失能量，而星际航行则要尽可能地避免大量的能量随着热辐射而损失，小部分热能还要被外层壳体结构吸收利用。

　　而其中还有一个问题：飞船上使用的设备在大几十年的星际飞行中，还需要保持一个较适合的工作温度，所以还得配上巨大的散热器进行散热。我们不仅要回收损失的热量，还要想办法为设备降温，这似乎是一个很棘手的问题。科学家尝试使用液体或者气体通过这些需要降温仪器的周围，将辐射出来的热能进行回收，同时也达到了降温冷却的目的。

　　但是，即使这一切都做到位了，还要确保这个热循环系统能在几千度的工作环境下工作将近一百年。而这个还仅是被应用于飞船建造的材料所必须忍受的极端条件之一。另一种极端的环境则是低温，比如飞船上发动机磁场则就要使用超导态的电缆所产生。在1986年的材料研究上，温度必须冷却在零下273摄氏度，逼近绝对零度时可产生这类超导现象。而材料研究的进步，仍然需要达到零下243摄氏度，最高温度值也必须有零下238摄氏度。

　　而目前的材料学上的能维持超导的温度在零下138摄氏度。从几千摄氏度的温度到维持超导态的工作温度，都对材料研究产生不小的难题。此外，在飞船上使用的核聚变发动机中，还要使用质量更轻、强度更大的的绝缘导线，用以抵抗强大的磁力引爆产生的电离辐射，所以，从上述角度可以看出，用于飞船发动机制造的材料，不仅要承受住几千度的高温，也要具有优异的超导态性能，同时还必须更轻更强，使得飞船得以实现借鉴风筝的设计思路。

　　科学家估计，一旦飞船进行完长距离的航行加速后，主发动机需要被关闭，并且进行减速，这时候飞船就需要有另一套的电力供应体系，这可能是某种结构紧凑而且非常先进的核反应堆。

　　从20世纪70年代起，用于核电站核能转换成电能的一个相对有效的方式是使用涡轮发电机，由核能产生热量带动涡轮的转动，并产生电力。科学家从那之后，也再讨论如何使用热点材料，将热量转换成电能，并提高这种能量转换的效率。而涡轮电机在能量转换的过程中，虽然起到了相关的作用，但是涡轮电机转动组件间的摩擦明显会造成能量的损失，所以在伊卡洛斯飞船上，需要没有转动部件的能量交换系统，也就是说，科学家希望使用一个固态材料，作为核能与电能之间转换的媒介。

　　由于飞船要飞行将近百年的时间，零件磨损不仅会造成能量累计效应的损失，也使得转动零件寿命下降。而采用固态能量交换机制的优点是显而易见的。相比较而言，在过去的40年里，制造业的发展进程显得有些缓慢，而在材料添加剂制造上的却有着较大的进步，特别是再自动化加工设备上显得日益强大。各个部件间的可以做到一层层的吻合，而仅仅是简单地将不同结构进行连接并不能使整体变得更轻更强，这就需要从材料上入手，由于传统材料制造工艺上的限制，使得用于宇宙飞船建造的材料在短期内达到最优化的水平还有一定的难度。

　　当然，目前开发的这些技术已经被应用航空领域，特别是下一代的宽体客机，使它们更轻、更有强度，比以往任何时候由人类制造的飞机更加坚固。比如，在20世纪60年代的阿波罗登月计划中，其中就有一个先进的自动化焊接系统被成功研制，其被应用于组装体积超级巨大的土星五号重型火箭，由于焊接的可靠性以及高效性，使得土星五号这个级别的重型火箭在结构重量上得以减轻，这同时也是一个关于提升材料制造业能力使航天活动得以进步的先例之一。

　　因此，在三千年前风筝的设计思路的影响下，伊卡洛斯星际航行计划将不可避免地受到其启发，使得未来的宇宙飞船结构更轻，推力更大，成为名副其实的“星际风筝”，而其中大量应用的超导态材料，不仅保证了飞船各系统的正常运转，也能促使材料领域的进步。（Everett/编译）