书城科普读物探索未知丛书-物理城堡二
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第85章 亚毫米波究竟有什么独特的用途

近年来,载人宇宙飞船和航天飞机频繁穿越大气层到天宫遨游。然而,每当宇航员从茫茫太空重返地球时,在大气层中总是碰到一堵奇特的“空中屏障”,使天地间的无线电通信骤断数分钟。这个现象物理上称为“熄火”。

原来,当高速飞行器由太空钻进稠密的大气层时,与大气发生强烈摩擦,飞行器表面温度骤然升高几千度,飞行器周围的空气分子立即发生分解和电离,产生高温等离子体层,它牢牢罩在飞行器上,把宇航员同地面的通信切断。

俗话说:“一物降一物”。波长约在1—01毫米,即频率在300千兆赫至10兆赫范围内的亚毫米波,就能穿透这空中“铁壁铜墙”,赢得了太空“穿山甲”的美称。亚毫米波究竟有什么独特的用途呢?

它可以用作大容量通信。亚毫米波是指波长比毫米波还短的波段,它的频率比毫米波起码高10—100倍。因此,它的频带很宽,通信容量极大,是当今除了激光通信外的最大容量通信。亚毫米波的方向性强,发射角小,如选择适当的波长范围,就能有效地克服大气中雨、雾等强烈吸收和散射,实现地对空或空对空无线保密通信。

它还可制成亚毫米波雷达。试验证明,待测目标的散射性能取决于工作波长的长短,波长越长,散射的波束宽度就越宽;反之则越窄。新颖的亚毫米波雷达天线可以实现小型化和超小型化,并有较高的距离分辨率和角分辨率等。亚毫米波雷达还可用作遥测大气成分、空气污染、气象预报及军事模拟训练、演习等。

亚毫米波又是物理世界的“密探”。人们发现,许多种气体、液体和固体的分子(或离子)的固有频率,都与亚毫米波段奇妙地吻合。因而,利用亚毫米波辐射可以在高纯度半导体中准确地分辨出杂质分子(或离子)的浓度。同样,探索高度复杂的有机化合物、生物分子的结构及组成,对分子光谱学的研究等,亚毫米波也是杰出的好手。亚毫米波还为探索银河系的奥秘、发现新星系、认识宇宙的结构和演化过程、研究太阳活动规律等,提供了新的观测手段。