假如在木衛(wèi)二上的海洋和地球上的海洋之間建造一個(gè)虹吸裝置,會(huì)怎樣呢?建成后,它會(huì)流動(dòng)嗎?(我們有個(gè)點(diǎn)子,想瓶裝木衛(wèi)二上的水,然后出售。)
不會(huì),但我很喜歡你后面說的那個(gè)點(diǎn)子。
虹吸管很是奇妙——它能僅用一根管子和重力,就把水泵上來并越過障礙物。你能用它泵空一個(gè)游泳池里的水,或是填滿各種奇形怪狀的容器,或是解決許多與此類似的麻煩。
乍一看這一點(diǎn)可能并不明顯,但事實(shí)上虹吸是因?yàn)榇髿鈮簭?qiáng)?;卮鹉拘l(wèi)二的那個(gè)問題之前,這有助于我們搞清楚虹吸的原理。
如果有一根填滿水的管子,把它兩端朝下,重力會(huì)試圖把水往下拉,水就會(huì)從管子的兩端流出來。一旦水開始往外流,管子的中部會(huì)形成真空,因?yàn)榭諝鉄o法進(jìn)去填補(bǔ)出現(xiàn)的空隙。水管兩端朝下,形成兩列水柱,每一列水柱都是一端真空,另一端是空氣,這就意味著,水最終還是會(huì)被推回到管子中去。
其實(shí),根本不會(huì)發(fā)生這種事。大氣壓一開始就會(huì)阻止真空的形成,從始至終水都在管子里。至少,它是完全平衡的。
如果一端的水柱比另一端稍低,那一側(cè)的水柱就會(huì)比另一側(cè)的水柱更用力地向下擠壓空氣。這種不平衡導(dǎo)致水的“傾斜”,導(dǎo)致它從較重的一端跑出來。
要想虹吸一些東西,你可以繼續(xù)往水柱較高的那端注入更多的水。只要水的表面比水流出來的地方高,虹吸就會(huì)一直作用。
如果水柱的高度超過10米(大約兩只長頸鹿那么高),水的重量產(chǎn)生的壓力就會(huì)大到地球大氣壓無法抵消的程度。這樣一來,水就會(huì)從兩端流出,并在管子中部形成真空。這就意味著,在地球表面,用虹吸的方式是無法使水越過一個(gè)高于10米的障礙的。在美國丹佛,由于大氣壓更低,虹吸的高度極限是5.5米。從理論上來說,在真空中,虹吸根本不可能發(fā)生。
木衛(wèi)二幾乎沒有大氣層,所以不可能有很強(qiáng)的虹吸效應(yīng)。而且通常你也不可能把水運(yùn)出一顆行星的大氣。一個(gè)幾千米高的空氣柱,也只能推得動(dòng)10米高的水柱。由于水比空氣密度大,所以水的體積更小。只要上部的東西密度比下部的液體密度小,你就無法利用虹吸,把下部的液體吸到上部的東西之上。
即使有很強(qiáng)的氣壓,從木衛(wèi)二表面泵水還需要做一些工作。木衛(wèi)二上的重力比地球上的弱,這就意味著在木衛(wèi)二上舉起一定重量的東西要比在地球上舉起它們更省力,不過這依舊不輕松?!皰昝撃拘l(wèi)二的引力”所需的能量,相當(dāng)于在地球引力下達(dá)到209千米高。(相較之下,要掙脫地球引力,大約需要6379千米。)
一旦你將水帶出了木衛(wèi)二引力作用的范圍,你還要將這些水帶離木星引力的作用范圍,這個(gè)范圍就要大得多了。然后,你需要做一些工作來把這些水送到能攔截地球的軌道上。從能量角度而言,完成整個(gè)任務(wù)所需的能量,相當(dāng)于在地球引力下把水舉到2500千米的高空。
你可以以7千米/秒的速度,把水從木衛(wèi)二表面發(fā)射到地球。方便的是,木衛(wèi)二表面沒有大氣層,你不需要火箭這類東西就可以把水帶入太空。你可以用更簡單的工具直接發(fā)射,比如用線圈炮。
當(dāng)水到達(dá)地球時(shí),可以使用大氣制動(dòng)剎車減速,已經(jīng)裝瓶的水可以一個(gè)個(gè)直接被投遞到目的地。送貨時(shí)間是一個(gè)棘手的問題,當(dāng)然,一旦你按時(shí)送到了,那一定是令人印象深刻的。另外,你完全可以參與一部分亞馬孫無人機(jī)投送物資的計(jì)劃。
按照目前的電價(jià),這款產(chǎn)品每瓶的發(fā)射費(fèi)用至少需要50美分。你還要考慮到,木衛(wèi)二上的電費(fèi)可比地球上的電費(fèi)貴一些,而且,委婉地說,在木衛(wèi)二上建立凈化工廠和裝瓶流水線并不便宜。
總而言之,每瓶水都要收取相當(dāng)大的一筆費(fèi)用,才能收回整個(gè)操作過程中的支出。如果最后證明木衛(wèi)二上的水?dāng)y帶有某種怪異的外星病原體,那么你很可能會(huì)意外地殺了你的所有顧客。這樣聽起來,你的這個(gè)計(jì)劃非常不切實(shí)際且不具有可操作性,而且,這一切似乎毫無意義。水就是水。只要你將木衛(wèi)二上的水凈化到可以飲用的程度,那它就和地球上的水沒什么區(qū)別。另一方面,我們沒有理由穿過大半個(gè)地球把斐濟(jì)的水運(yùn)來。但誰知道呢,會(huì)許通過某些市場營銷,這個(gè)點(diǎn)子就可以奏效了。