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微波，高科技时代的多面手

2010-7-21

微波是一种波长从1毫米至1米、频率从300兆赫至300000兆赫的电磁波。它和无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线等等都是电磁波家族的成员。
　　在现代科学技术高度发展的形势下，微波的应用领域，除了人们十分熟悉的微波通信之外，还涉及到医药卫生，公路建设、航空航天、环境保护、能量传送等各个方面，以及人们的生活之中。
电磁波家族神奇的成员加拿大的科学家发现，微波可以使一些有机物之间的化学反应速度提高1200多倍，从而使人们对微波有了新的认识，大大改变了以往认为微波只能加热含水物质的偏见，使微波加热功能扩展到有机物质领域，并取得了一个又一个新的成果。
　　据报道，日本科研机构开发出微波烧制陶瓷新技术，这种技术可缩短烧制时间，从而降低能耗。新技术的特点是让毛坯吸收微波，然后由它自身散发的热量烧制成陶瓷产品。使用这一方法的专用炉已开发成功，炉壁呈双层结构，由吸收微波的陶瓷和隔热材料构成。与先从表面升温的现有烧制法相比，内部加热法可使陶瓷在烧制过程中温度升高均一，从而减少变形和色彩不均等现象，同时减少二氧化碳的排放。经过利用微波烧出的陶瓷产品质量毫不逊色于用电、燃气或重油烧成的产品，这种技术可用来烧制绝缘瓷瓶及用于半导体、汽车等领域的工业陶瓷。
　　美国哈维实验室的科研人员，研究出利用微波拆除原子反应堆混凝土建筑的新方法。由于原子反应堆的工作使其周围的环境带有不同程度的放射性，因此，在建筑物的拆除中，不允许扬起一点灰尘。而利用微波加热混凝土中所含的水分，使水在变成水蒸气的过程中体积膨胀，从而使混凝土产生裂炸。在此过程中，不会产生任何灰尘，从而保证了环境不受污染。
　　在公路建设中，人们常常为融化沥青而感到费时费力，产生的浓烟要污染环境，在运输过程中还要保温以免造成凝固。如果使用微波加热沥青就可以取得满意的效果。美国还发明出一种利用微波来对公路进行修补的方法。过去使用的方法往往使路面处于冷却状态，难以和新添入的沥青化合，修补后的公路也失去原来的平整。采用微波修补方法之后，通过一种装置向需要修补的公路路面发射微波，很快就可以将路面加热并使沥青融化，于是，填补用的新沥青和路面的沥青便融合在一起，然后，再利用压路机就会很容易地将路面压平。
　　微波能够有效地传输能量:不仅地面的电子设施可以用微波的照射来供给能量进行工作，空中的飞机也能够通过接收从地面发射的微波束中得到能量，进行预定的飞行计划。地面上的微波站将能量很高的微波发射到很远的空间，装置在飞机上的仪器就可以接收到微波能量，并将这种能量转化成为电能，驱动飞机上的发动机。根据这样的原理，人们只要在地面上每隔一二百千米设一个微波发送站，就可以使微波飞机不用着陆、不用加油，持续不断地围绕地球飞行。
　　1987年9月，第一架无人驾驶的微波飞机在加拿大涅太华郊外的机场成功地飞上蓝天。在高空持续飞行了20分钟。它的能量来自于安装在飞机下面的圆盘天线，地面上的发射机将电能转化为微波输送到天空，飞机接收之后，再转化为电力，驱动螺旋桨进行飞行。
　　随后不久，美国研制成功一种无人驾驶的空中微波监察飞行器。这种飞行装置以地面微波发射站发射的2兆瓦微波为电源。当飞行器上的接收器将接收到的微波转换成电能后，就可以供给电动机使用。飞行器的飞行高度可以达到183-21350米，能够在空中停留90分钟。
　　1991年，美国和加拿大科学家合作建立了一座技术先进的地面微波站。这里有世界上最大的微波发射天线，可以将微波发射到几万米高的空间。飞机在飞行中利用微波供给的能量，可以在距离地面20000米的高空中连续飞行3个月。
现在，日本在研制开发微波飞机方面也处在遥遥领先的地位，研制出了性能更为先进的微波供能飞机。通过采用最新的半导体技术和相控阵天线自动定向技术，能够使微波传送得更远、定向精度更高。同时，避免了发射天线的机械移动，控制起来非常灵活，特别适合卫星上的微波传送。
　　在航天事业发展中，人们正在设想用微波的能量来发射航天飞机，这样所需经费只为用火箭发射经费的二十分之一。与此同时，科学家利用微波进行大气检测和监测，为火箭和卫星的顺利飞行创造了良好的空中环境。
　　现代医学领域微波可以用来治疗各种病症，为患者解除痛苦和精神负担。一种极其细小的微波发生器，可以直接从口腔、尿道、肛门送入人体内，直接杀死癌细胞，可用于治疗胃、食道、前列腺等处的癌症或脓肿。若把极细的微波发生线圈直接送到血管里，就可以除去血管管壁的多余物质，使血管内壁变得光滑和富有弹性。
　　美国医学家找到一种利用微波技术收缩肿胀扁桃腺的新方法，使病人免受传统扁桃腺切除术给自己带来的不适感与出血现象。在处理过程中，医务人员把一个针头大小的发热探针插入二个肿胀扁桃腺的3个点，并在每个点上停留几秒钟的时间。这些发热探针的温度大约在摄氏120度到150度之间，可以使肿胀的扁桃腺迅速萎缩。
　　日本的一些医疗专家，将微波凝固法运用到胃癌的治疗上。它是利用微波对蛋白质的热凝固作用，便肿瘤组织细胞凝固坏死。现行的微波凝固疗法是在超声波的引导下，将针状电极从体外经皮肤直接插入肿瘤组织，通过电极放射的微波使肿瘤组织凝固，杀死肿瘤细胞。该方法因无需做开腹手术，对患者身体的损伤较小，治疗费用也很低，受到医生和患者的欢迎。
　　威力巨大的微波武器在现代战争中，一种身手不凡的微波武器正在进入应用阶段。它无影无踪、无声无息，却能够攻击包括导弹、飞机、坦克、军舰、雷达、计算机、光电元件等各种目标，产生巨大的杀伤力和破坏力。
　　微波武器是利用微波的能量产生高温、电离、辐射、声波等综合效应，以"束"的形式向一定的方向发射，用于摧毁或损伤目标。据测定，使用每平方厘米 0.01瓦的微波能量辐射，可以直接便通信、雷达、导航等电子系统的元器件失效或烧毁;当达到每平方厘米80瓦的微波能辐射时，仅用1秒钟的时间，就会使人和动物体内的器官因高热的作用而失去平衡，机能的协调发生混乱，并很快影响到神经中枢和心脏而导致死亡。
　　微波武器的构成一般由超高功率微波发射机、大型高增益天线和跟踪瞄准控制系统三部分组成。攻击目标时，大型天线先把超高功率发射机输出的微波聚集在窄波束内，形成强大的束能，然后，以每秒30万千米的高强速度射向目标。从它的工作原理和结构来比较，微波武器比与其相似的雷达在能量辐射上要高出几千倍，以至上万倍;在同是发射粒子束的武器中，微波武器比激光武器在波束的宽度上要大得多，而且衰减缓慢。
　　微波武器在应用上一个很重要的作用就是对付电子设备。现代战争中的电子设备，是各种武器在搜索目标、进行攻击中必不可少的制导体系，具有十分奇异的功能，采取其他武器很难对付它。而微波武器则不然，由于它本身就是一种发射出的电磁波，很容易对电子振荡起到干扰和破坏作用，并能够导致整个电子工作系统的瘫痪，从而使武器系统丧失进攻和防御的能力。随着科技的发展，各种隐身武器相继问世。这些新型武器能够有效地避开雷达、红外等传感器的探测和跟踪。然而，这些隐身武器遇到微波武器的高能波束就会遭殃。涂敷在这些武器上的“隐身衣”，是一些特殊的涂料，会在很短的时间内被加热而导致毁坏，甚至可以在瞬间熔化。这样的结果会使整个隐身武器遭到摧毁。由此可见，微波武器从诞生之日起，注定就是隐身武器的克星。