科学家们使用激光构建了宏观牵引光束：

牵引梁具有直观意义。在整个宇宙中，物质和能量以无数种方式相互作用。磁力和重力都是可以将物体吸引在一起的自然力，因此有先例。

但设计实际的牵引梁是不同的。

牵引梁是一种设备可以从远处移动物体。这个想法来自 1931 年 IPC 的一个名为 SpaceHounds 的科幻故事：

“有一种像射线屏幕这样的东西，你会杀了它，还有提升或牵引射线——我有两件事一直在尝试兴奋剂，你一直在给我布朗克斯的欢呼。泰坦尼克号已经有很长时间的拖拉机射线了——他给我寄来了完整的兴奋剂——木星人都得到了。我们会有”三天之内就能搞定，并且掺杂出与拖拉机相反的东西也应该相当简单——推进梁或加压梁。”

如果科幻小说有什么要说的，那么拖拉机梁已经司空见惯了，我们可以感谢星际迷航和星球大战，因为它们的扩散。

但是牵引光束确实已经存在，尽管它们的范围只是微观的。

微型牵引光束被用于称为光镊的设备中。光镊使用激光移动原子和纳米粒子等微观物体。它们被用于生物学、纳米技术和医学。

这些牵引光束可以作用于微观物体，但强度不足以拉动更大的宏观物体。

现在一个团队研究人员成功展示了宏观牵引光束。他们在《光学快报》杂志上发表了解释他们工作的论文。其题目是“Macroscopic laser pulling based on the Knudsen force in rarefied gas”，主要作者是中国青岛科技大学的王磊。

“在以往的研究中，光拉力太小，无法拉动宏观物体，”王说。

“通过我们的新方法，光拉力具有更大的 a振幅。事实上，它比用于驱动太阳帆的光压力大三个数量级以上，太阳帆利用光子的动量施加一个小的推力。”

(Optica)

这个宏观牵引光束只在特定的实验室条件下工作，所以它是一个演示，而不是实际开发。至少现在还没有。

首先，它适用于特制的东西：研究人员为实验建造的宏观石墨烯-SiO2 复合物。

其次，它在稀薄的气体环境中工作，其压力远低于地球大气层。虽然这限制了它们在地球上的有效性，但并非每个世界的大气压力都与我们的星球一样大。

“我们的技术提供了一种非接触式和长距离牵引方法，这可能对各种科学实验有用，”王说。

“我们用来演示该技术的稀薄气体环境与在火星上发现的环境相似。因此，它可能有朝一日在火星上操纵车辆或飞机的潜力。”

他们的设备根据气体加热原理工作。激光加热复合物体，但一侧比另一侧热. 背面的气体分子接收到更多的能量，从而拉动物体。结合稀薄气体环境中较低的压力，物体移动。

研究人员构建了一个扭转 – 或转动 – 摆锤装置从他们的石墨烯-SiO2 复合结构来演示激光拉力现象。该演示使其肉眼可见。他们使用另一个设备来测量效果。

“我们发现拉力更大比光压大三个数量级，”王说。“此外离子，激光牵引是可重复的，并且可以通过改变激光功率来调整力。”

近年来，其他研究人员对牵引光束进行了研究，结果喜忧参半。NASA 有兴趣追求使用使用 MSL 好奇号表面漫游车收集样本的牵引光束。好奇号的仪器之一是 ChemCam。

它包括一个可蒸发岩石或风化层的激光，然后是一个显微成像仪，用于通过光谱测量其成分。但 NASA 想知道如果牵引光束可以将汽化样品中的微小颗粒吸入流动站以进行更完整的研究。

2010 年 NASA NIAC 的演示文稿说：“如果牵引光束技术包含在‘ChemCam2’中以拉动在尘埃和等离子体粒子中，牵引光束可以增加一套额外的科学能力：

激光解吸离子光谱质谱拉曼光谱X射线荧光“

同一演示文稿说牵引光束可用于收集来自彗星的粒子土卫二上的尾巴、冰羽，甚至地球大气层或其他大气层中的云层。

这从未实现，但它说明了这个想法是多么引人注目。

这项新研究产生了有趣的结果，尽管它离实际的实际实施还很远。在它接近实用之前，还需要做大量的工作和工程。

一方面，需要有一个易于理解的理论基础来描述该效果如何作用于具有不同大小和形状的物体以及不同大气中不同功率的激光。

研究人员当然知道这一点，但指出这仍然是可行性的有效证明。

“我们的工作表明灵活的光操纵当仔细控制光、物体和介质之间的相互作用时，对宏观物体的研究是可行的，”Wang 说。

“这也表明激光与物质相互作用的复杂性以及许多现象e 远未在宏观和微观尺度上被理解。”

关键部分是这项研究将牵引光束从微观转移到宏观。这是一个难以逾越的重要门槛。

“这项工作将光学牵引的范围从微观扩展到宏观，这在宏观光学操纵方面具有巨大潜力，”作者在他们的结论中写道。

航天器有朝一日可能会很好地使用牵引光束，但它们不太可能看起来像科幻小说中的样子。IPC 的《星球大战》、《星际迷航》和《太空猎犬》在战斗和冲突中都具有牵引光束。

但在现实中，它们可能会变成成为有价值的科学工具。

本文最初由 Universe Today 发表。阅读原文。