亨利·奥古斯特·罗兰的一句话引发的思考( 二 )
▲ 这就是“钱学森弹道”目前所有的高超声速飞行器 ， 基本上都采用了“钱学森弹道” ， 可以说钱老为高超声速武器的试验奠定了理论基础 。
他的理论早在1948年就提出了 ， 但直到近些年 ， 随着空气动力技术和控制技术的发展 ， 实现了螺旋桨和喷气推进之后的第三次动力革命 ， 中美俄三国才进入了“高超声速武器时代” 。而钱老的理论基础不是凭空出现的 ， 他也是站在前人的肩膀上才获得了新的突破 。其实高超声速武器的概念 ， 早在1883年就已经出现了 。 当时的奥地利科学家欧根·桑格尔 ， 就提出了助推滑翔飞行器的方案 ， 名为“桑格尔弹道” 。 现在有的自媒体把钱学森弹道说成“打水漂”是不对的 ， 真正打水漂的是“桑格尔弹道” 。
其原理是用火箭将飞行器投送至太空 ， 以获得一定的速度矢量 ， 在大气层和太空的交界处利用重力和空气升力的联合作用下 ， 以“打水漂”的方式实现洲际飞行和突防 。纳粹德国在二战末期曾经计划研制一种用于洲际攻击、可对美国本土进行打击的导弹 ， 但这种技术存在先天性的技术缺陷 ， 以当时德国的科技实力也难以实现 。直到“钱学森弹道”提出后 ， 取消了“桑格尔弹道”在太空与大气层交界面“打水漂”的不切实际设想 ， 而是改用火箭助推器先将飞行器推出大气层 ， 而后在重力的作用下重返临近空间 ， 利用自身操控翼面产生的“激波浮力”滑翔于临空空间 ， 才使得高超声速武器离现实又近了一步 。
另外 ， 除了军事技术的革新离不开基础科学之外 ， 能源革命的实现 ， 也离不开基础科学 。众所周知 ， 能源安全一直是我国崛起过程中绕不开的坎儿 ， 美俄两国现在都是石油出口国 ， 相比他们 ， 到目前为止我国70%的石油依赖于国外 ， 这个数字在10年之后会上升至80% ， 一旦能源运输线被掐断 ， 就可能引发重大国安危机 。 因此 ， 当下大国竞争很重要的一个领域 ， 就是新能源 。
在所有的新能源中 ， “可控核聚变”技术更是一大焦点 。这种技术俗称“人造太阳” ， 可为人类提供清洁、安全而且原料取之不尽的能源 ， 是人类最终解决能源问题的希望 。 如果人类掌握了核聚变 ， 就再也不用为能源发愁 ， 以化石能源为主导的世界格局 ， 将会翻天覆地的变化 。
早在上世纪50年代 ， 前苏联的库尔恰托夫研究所就发明了“托卡马克”装置 ， 使人类在可控核聚变的领域迈出了从无到有的第一步 。 但直到今天 ， 在中、美、俄、欧、印、日、韩七国联合突破之下 ， 该技术仍未完全获得成功 。为什么？原因就在于一些技术难点背后的基础科学还没有获得突破 。比如说 ， 在高温环境下 ， 原子中的电子与原子核之间的连接会被打破 ， 在这种情况下电子会挣脱原子核的束缚 ， 这种现象被称之为“电离” 。 失去电子之后 ， 剩下那些原子核就变成了“等离子体” ， 由于等离子体是带正电的 ， 所以它们可以被磁场约束 。
然而用磁场来约束等离子体 ， 在实际操作上难度是极大的 。 要让核聚变持续、稳定的进行 ， 就必须要保证磁场要长时间的、非常均匀的分布 ， 而事实上这是目前科技水平不能做到的 。 任何不均匀的磁场都会对等离子体造成扰动 ， 这些扰动会在电磁作用下瞬间放大 ， 从而使整个核聚变反应变得不受控制 ， 要么反应太激烈 ， 要么停止反应 。然而科学家们发现 ， 可控核聚变的难度远不止于如何约束等离子体 ， 在很多技术细节上所遇到的困难远远超出想象 ， 甚至可以说就是“天坑” 。
比如说在可控核聚变中有一个专业术语叫“第一壁” ， 它指的是在核聚变中面对等离子体的第一层固体隔离结构 ， 相当于一个“容器” ， 起到封闭能量的作用 ， 如果没有了它 ， 收集核聚变产生的能量也就无从谈起 。但是由于核聚变发生的必要条件之一就是需要达到数千万摄氏度 ， 而目前人类已知熔点最高的钨也不过只有3000多度 ， 目前地球上各种已知的材料中 ， 没有一种扛得住这种极端“折磨”的材料 。 要想纯熟控制上亿度的等离子体流动 ， 必须获得物理学、数学的革命性突破 。
看到这些 ， 你还能说基础科学不重要？当然了 ， 肯定有人会说“买菜又不用列方程” ， 什么弹道啊、核聚变啊都离我们的生活太远 ， 基础科研又不能马上变现 ， 有什么用？诚然 ， 我们无法说出某个方程有什么具体的用途 ， 但是整个科学体系是自洽的 ， 基础科学虽不能直接应用到实际中 ， 可它是解决实际问题的基本原理 。牛顿力学并不能教你怎么盖房子 ， 这是土木工程需要解决的问题 ， 但是牛顿力学是土木工程的基础；你如果去问麦克斯韦他的电磁学方程有什么用 ， 他可能没法想到我们今天享受的科技成就与此有关 ， 但是电气化 ， 包括电和电器的应用 ， 都是他奠定的基础；
