空气中取水

    ①任何时候，大气中都含有105亿英亩呎①水，其总量是世界上所有江河水量的6倍多。其中，大约2％很快就会作为降雨落到地面，剩余的98％依然处于水蒸气的状态。

    ②有人提议，用声音从空气中获取水分。凉爽、宁静的夜晚，空气中的水分达到饱和后，即使是微小的空气振动，也能凝聚水分，产生雨滴。在中国云南省的山区，村民们有个传统，通过大声喊叫来祈雨。据说，喊得越响，雨下得越大。

    ③一个有趣的新想法看起来似乎可行。在临海的沙漠地区建造温室，用寒冷的海水作为空气调节器，从炎热的空气中凝聚水分。这种温室实际上是巨大的露水制造机。从2002年以来，帕顿的阿布扎比温室已经在沙漠中种出了黄瓜、西红柿和鲜花。10平方英尺的温室每天可产生10加仑水——这比热带雨林通过降雨得到的水还要多。

    ④在干旱的沙漠之中，人们曾尝试通过收集雾水解决用水问题。顺着智利北部阿塔卡马沙漠中绵延的山顶，悬挂着75张大塑料帆网。这里已经连续几年没有降雨了，但寒冷的近海气流定期从太平洋上大量涌来，塑料帆网通过获取这些气流的水分而变得十分潮湿。每张帆网有40英尺×10英尺大小，一天能收集40加仑水。那里的一个小镇，从前用水完全靠从50英里外运来。如今这项工程平均每天可以给小镇提供3000加仑水。

    ⑤这种做法被广为接受。南美洲的整个太平洋沿岸，很多社区已经建造了捕雾幕帐，用来给新栽的树木供水。这种系统一旦建立起来，这些树就可以在叶子上为自己收集雾气，在沙漠中重新创造以雾为基础的生态系统。

【注】①英亩呎：体积单位。（选自《当江河枯竭的时候：21世纪全球水危机》）有删改

玻璃之王

    ①“玻璃之王”是这样诞生的：1959年，美国加利福尼亚理工学院杜威兹教授等人用制造玻璃的方法，将高温金﹣硅合金熔体喷射到高速旋转的铜轴上，以每秒100万摄氏度的冷却速度快速冷却熔体，第一次制造出了不透亮的玻璃。当时的一位物理学家看到这种刚诞生的合金材料时，曾嘲讽的说这是一种“愚蠢的合金”。这种不透亮、看起来“愚蠢的”的东西，就是在材料科学领域开辟出一条新道路的“玻璃之王”金属玻璃。

    ②金属玻璃形成的原理是什么呢？通常情况下，金属及合金在从液体凝固成固体时，原子总是从液体的混乱排列转变成整齐的排列，即成为晶体。但是，如果金属或合金的液体凝固速度非常快，原子来不及排列整齐便被冻结住了，最终的原子排列方式仍类似于液体，是混乱的，这就是非晶态合金。因为非晶态合金原子的混乱排列情况类似于玻璃，所以又被称为金属玻璃。

    ③那么在实际生产中金属玻璃又该如何获得？研究人员发现，单一的金属液体凝固形成非晶态所需的冷却速度要远远高于其它物质液体。 例如，普通的玻璃液体只要慢慢冷却下来，得到的玻璃就是非晶态的；而单一的金属液体则需要每秒高达1亿摄氏度以上的冷却速度才能形成非晶态，这个速度是普通玻璃的无数倍。由于目前工艺水平的限制，实际生产中难以达到如此高的冷却速度，也就是说，单一的金属难以在生产上被制成非晶态的金属玻璃。但是，合金弥补了单一金属的缺憾。合金具有这样两个重要性质：第一，它的熔点远低于纯金属，例如，纯铁的熔点为1538℃，而铁硅硼合金的熔点一般在1200℃以下；第二，液体状态的合金原子更加难以移动，在冷却时更加难以整齐排列，也就是说，更容易被“冻结”成非晶体。这样，人们在实际生产中就将金属与其它物质混合形成合金后再来获得非晶态的金属玻璃。

    ④目前，金属玻璃已经得到了广泛地应用。因为它具有较强的韧性、刚性、优良的磁性、良好的化学稳定性等，人们赞扬它是“敲不碎、砸不烂”的“玻璃之王”。金属玻璃已被用于制造高档录音机、录像机的高耐磨音频视频磁头。因为具有良好的磁学性质，金属玻璃还被用于制造高压容器、火箭等重要部位的零部件。科学家们还预言，凭借其耐腐蚀、抗撞击、耐冷热的特性及优异的力学性能，金属玻璃在将来可能会成为航天、军事及民用领域的理想候选材料。

（原文有改动）

昆虫般大小的机器人

    ①一部分研制机器人的专家认为：下一步的研究方向主要是机器人的大小，未来机器人的大小应该和昆虫相仿。

    ②大型机器人需要沉重昂贵的发动机和大量的动力消耗，需要接合的手臂和数千米的连线。控制所有这些硬件又需要数平方英寸的微晶片。而如果机器人的这些部件组装起来只有昆虫那样大小，那么它的造价不但会便宜得多，它所能从事的工作也会给人类生存带来很大影响。

    ③一般说来，目前机器人所能做的工作都可由相应的机器来取代。与工厂中国定的有强大动力的机器相比，许多工作由机器人来做不如留给相应的机器去做。但是小机器人所能做的工作却不是机器所能完成的，这正如微型飞机比大型飞机更适合用来观测农场作物的生长情况以及控制自动灌溉和施肥系统一样。比如只有微型机器人，才能沿着患者的血管，进入变窄了的冠状动脉去排除血管壁上沉淀的胆固醇，从而解除病人的危险。

    ④当然，就目前的情况来看，这种说法未免言过其实。不过研究人员确已成功设计出一种能进入煤气或自来水管道去修补裂缝或漏洞的微型机器人。这种机器人进入管道之后，可用自己的身体测量经过地方的电导，一旦测不到这种电导，就表明那里存在着裂缝或漏洞。于是该机器人便做出“自我牺牲”，用自己的身体来把裂缝或漏洞堵上。

    ⑤如果许多这样的微型机器人通力合作，其功用更是一般机械所无法比拟的了。比如说战场上可使用微型机器人兵士。这些“兵士”可轻易地偷偷爬过或飞过战场，而不被敌方的雷达系统发现，因为它们体积微小，且可超低空飞行（乘微型火箭）。一旦越过敌人的防线，它们便可成为摧毁敌方设施的生力军，就像毁掉农作物的蝗虫一样。

⑥这种昆虫般大小的机器人目前已不再是科幻小说里的主人公。当然要它们在现实生活中出现，还需克服一系列技术上的障碍。其中主要是如何把现在机器人所用的齿轮、杠杆、曲柄、弹簧和其他机械部件缩小到比头发丝还细的程度，同时把传感器、电动机、控制计算机及其他系统装配到一块微晶片上。

 ⑦当然目前制作微型动力部件的技术还处于刚刚研制阶段。1988年初，加利福尼亚大学伯克利分校的一个实验室的工作人员，制造出了只有1／5毫米长的带连接部件的曲柄和齿轮。这种齿轮的轮只有红细胞一般大小。新泽西州美国电报电话公司贝尔实验室的专家们已经研制出了比蚂蚱颚还要小的钳子。该实验室还研制出了只有半毫米大小每分钟24000转的气功涡轮机，其转速比许多喷气式飞机的发动机还要快。机器人微型化的另一个问题是动力问题。为微型机器人提供动力的装置要比电池小非常多才行。不过，微型发动机的研制工作也取得了令人鼓舞的进展。

    ⑧微型机器人的大量生产恐怕还不是近年之内能办到的事情。然而，一旦这种机器人能批量生产出来，它们在科研和生产中所起的作用将是无法估量的。

5G≠4G+1G

喻思娈

       万物互联，海量的数据需要强大稳定的网络来支持，作为新一代通信技术，5G正向我们走来。5G的商用将推进哪些领域的发展？日前在英特尔（中国）举行的“加速通向5G之路”行业沙龙上，学界和业界专家给出了解答。

       英特尔（中国）通信与设备事业部无线标准首席技术专家吴耕说，5G并不仅仅是简单地在4G上加1G，5G不仅能带来更快的传输速率和更高的网络带宽，也将带来超高可靠性和低延迟。未来，无人驾驶、虚拟现实、智慧城市等领域将因5G而释放巨大的潜力。

       “5G时代，人和人、人和物、物和物都将连成一体，将构建一个全新的信息化的基础设施。”中国信息通信研究院信息化与工业化融合研究所副所长许志远说。

       一些应用，比如无人驾驶汽车需要的高可靠性、低延迟，4G没法满足，5G能够实现延迟低于1毫秒，峰值传输速率高达10G bps（比特每秒）。超低延迟和大数据文件的高速传输让5G能够像第六感一样近乎实时地获取与周围环境的信息。无人驾驶汽车可使用基于云的人工智能和数据，与路上其他汽车以及包括路灯在内的交通基础设施进行实时“沟通”。

       虚拟现实将改变人们认知现实的方式。许志远说，从计算到传感，特别是在通信上，虚拟现实目前还没有做到给用户提供良好体验的准备，5G将大大改进虚拟现实的体验，并让无处不在的实时视频分享、随时随地云接入等都将成为现实。

      全球统一的标准能为未来5G的发展打好坚实的基础。在全球统一的标准下，无论中国还是欧洲的智能设备都能正常接通，不仅能降低成本，还能给用户带来极大便利。由于以往的2G、3G、4G系统主要服务于通信，所以存在多制式标准并行的情况。工信部第五代移动通信技术推进组专家罗振东表示，进入5G时代后，市场将迎来一个“真正意义上的融合网络”。

       我国已经全面启动5G技术研发试验，中国5G试验也是全球首个由政府主导和规划的国家5G试验。今年美国通信运营商Verizon宣布将在美国11座城市进行5G试验性运营；中国5G网络第二阶段测试也计划于今年正式开启。业界普遍预计，标准化的5G网络将于2020年前后实现商用。

                                                                                                                                                    （选自《人民日报》2017年5月26日，略有改动）

    ①1937年，冠状病毒首先从鸡身上分离出来。1965年，分离出第一株人的冠状病毒。冠状病毒由于在电子显微镜下可观察到它的外膜上有明显的棒状粒子突起，使其形态看上去像中世纪欧洲帝王的皇冠，因此被命名为“冠状病毒”。

    ②冠状病毒颗粒的直径约60-200nm，平均直径约为100nm，呈球形或椭圆形，具有多形性。病毒有包膜，包膜上存在棘突，整个病毒像日冕，不同的冠状病毒的棘突有明显的差异。在冠状病毒感染细胞内有时可以见到管状的包涵体。

    ③目前所知，冠状病毒科只感染脊椎动物，与人和动物的许多疾病有关。

    ④冠状病毒是成人普通感冒的主要病原之一 ， 可引起儿童上呼吸道感染，还可引起婴儿、新生儿急性肠胃炎。典型的冠状病毒感染呈流涕、不适等感冒症状。有报道称冠状病毒感染会出现发热、寒战、呕吐等症状。

⑤在美国密执安州的一次家庭检查中，证明冠状病毒可以感染各个年龄组，0-4岁占29.2%，40岁以上占22%，在15-19岁年龄组发病率最高。这与其它上呼吸道病毒的流行情况不尽相同，例如呼吸道合胞病毒，大多随着年龄的增加而发病率降低。

    ⑥冠状病毒通过呼吸道分泌物排出体外，经口液、喷嚏、接触传染，并通过空气飞沫传播。对其预防有特异性预防，即针对性预防措施(疫苗，疫苗的研制是有可能的，但需要时间较长，解决病毒繁殖问题是其难题)和非特异性预防措施(即预防春季呼吸道传染疾病的措施，如戴口罩、保暖、洗手、通风、勿过度疲劳及勿接触病人，少去人多的公共场所等)。

    ⑦2019年12月以来，湖北省武汉市持续开展流感及相关疾病监测，发现多起病毒性肺炎病例，均诊断为病毒性肺炎/肺部感染。2020年1月12日，世界卫生组织正式将造成武汉肺炎疫情的新型冠状病毒命名为“2019新型冠状病毒”。

太空行走有多难

庞之浩

①太空行走技术非常复杂，因此必须进行大量的训练。其中最重要的训练是在水槽中进行，因为这种方法可以给航天员提供模拟失重的训练环境，是最为有效的训练手段。

②我国航天员中心的中性浮力水槽呈圆形，直径23米，深10米，为亚洲最大。在水槽训练时，需通过调整航天员水槽训练服上的配重铅块，使航天员既不浮上来，也不沉底，从而模拟失重环境的操作效应。

③水槽内有个1：1的核心舱模型。通过中性浮力水槽训练，可使航天员体验和熟练掌握模拟失重状态下身体的运动与姿态控制，以及出舱活动操作的特点、方法、技巧和技能，包括开关舱门、出舱和进舱、舱外行走、舱外作业等单项操作技能训练，还有安装新的设备、修理和更换部件以及舱外教援训练等。由于太空行走技术非常复杂，所以凡是要在舱外进行的操作，一般要在水槽内练习60次左右。

④在太空失重环境中，航天员要靠手把扶住周围的某些物体，用手“走”，因此需要航天员的上肢肌力和耐力较大，这就要求航天员在飞行前要加强上肢力量的锻炼。神舟十二号乘组加强了体能训练、上肢力量训练和核心力量训练。航天员在水槽里训练时，要穿200多公斤的水槽训练服在水下训练几个小时，航天员最初训练结束后累得连筷子都拿不住了。

⑤太空行走技术难点有三个：一是太空无路可走；二是航天员在失重状态也没法用腿行走，主要是靠手；三是舱外环境十分恶劣，必须使用复杂而可靠的出舱活动系统来克服空间环境的影响，如果出舱活动系统中某个重要部件出现故障，就有可能危及航天员的生命安全。

⑥其实，航天员进行太空行走时大部分时间是从一个工作位置移动到另一个工作位置，因此在太空行走中如何有效地进行身体移动是一项非常重要的技术。

⑦在太空失重环境中移动身体，关键是要慢、要小心谨慎、要不慌不忙，同时要控制好自己的身体，不要接触到任何飞行中的物体，不要快速移动，否则会产生不必要的旋转……

⑧太空行走与在模拟失重水槽中的训练还不完全相同。在水槽中训练时，由于水的阻力较大，所以航天员做动作时比较缓慢。但是在太空行走中没有阻力，使航天员做动作灵活性增强而容易失控，比如拧一个螺丝，航天员如果用劲太大可能会让自己跟着旋转。

⑨所以航天员在移动身体和操作时要慢一些。在太空中控制和移动身体跟在地球上还是不一样的，需要航天员去体验，真正的情况只有在太空实际操作中才能体会。

⑩至今，虽然在太空行走中没有出现过人员伤亡的情况，但还是遇到了许多危险。其中最危险的一次就是1965年“太空行走第一人”列昂诺夫出舱后，因舱外服的限制层发生故障，使服装鼓了起来，差点没能返回舱内。在太空特殊环境下，航天员容易得空间运动病，对太空行走影响较大。1969年3月，阿波罗九号航天员施韦卡特在升空第二天准备出舱时突然呕吐，这表明他患了空间运动病，为此推迟了出舱的时间。因为如果在太空行走过程中呕吐，呕吐物会飘在头盔内没法处理，并可能被航天员吸入肺中造成严重后果。为了减少空间运动病的影响，现在航天员一般是在上天后的第三天才太空行走。最常见的问题大都与舱外航天服故障有关。2013年7月16日，意大利航天员帕尔米塔诺在太空行走时由于突遇头盔漏水故障而差点儿被水淹死，后来他使用安全绳才把自己“拉”回了国际空间站气闸舱内舱门。最令人头疼的是人为失误对太空行走所造成的影响。1977年12月20日，联盟二十六号航天员格里奇科在气闸舱内辅助罗曼连科进行太空行走。当罗曼连科把头伸出舱门外，身体即将离开空间站时，格里奇科发现他没有系安全带，并一把拽住了他。实际上罗曼连科还是系了安全带，只不过后来松开了。

⑪简言之，太空行走技术方兴未艾，未来主要突破是在小行星和火星上的太空行走技术，研制出既安全可靠又轻便灵巧的新型舱外航天服。