它為電影《流浪地球》中的地球發動機提供強大反衝力。
它佔宇宙中物質總量99%以上，是物質存在的主要形式。
它具有優良的電磁性質，在軍事領域應用潛力驚人。
近來，國產科幻電影《流浪地球》熱播，有關專家和觀眾對此紛紛點讚，認為它開啟了中國電影的「科幻元年」。
這部影片設定在2075年，以太陽內核急速老化不斷膨脹即將吞沒地球為時代背景。為了逃脫被太陽吞噬的災難，人類開啟「流浪地球」計劃，試圖帶著地球一起逃離太陽系，將其遷移到距太陽系最近的比鄰星系，成為其中的一顆衛星。
人類舉全球之力，在亞洲和美洲大陸上修建了1.2萬臺地球發動機。這種高達11000米的地球發動機的基本原理是：以巖石為燃料，利用巖石中的矽等重元素進行核聚變反應，從而產生高溫高壓高能的等離子體流，通過等離子體流噴射產生的巨大反衝力，推動地球遷徙，尋找新的家園。等離子體流無疑成為影片中拯救人類的一大「功臣」。
電影是科幻的，但等離子體是一種真實的客觀存在，的確有一定的「魔力」。現在，就讓我們以嚴謹的科學態度揭開它神秘的面紗。
「超級大戶」主宰宇宙
提起「等離子體」這個名字，是不是感覺有點「高大上」？它，含有的正負電荷總量相等，是一種電離了的氣體。在自然界中，固態、液態、氣態，是物質存在的3種形式，而等離子體則是有別於這3種形態的第4種基本形態。
那麼，等離子體是怎樣產生的呢？等離子體又稱為「電漿」或「離子漿」，是由大量正離子、負離子、電子、自由基和各種活性基團等帶電粒子構成的電中性集合體。由於這種「電漿」中的正負電荷總量相等，所以叫做「等離子體」。美麗多彩的霓虹燈、熾熱的火焰、光輝奪目的閃電以及絢爛壯觀的極光，都是等離子體現象。電影中上萬臺地球發動機噴口噴射出藍白色強光，形成的一根根巨型光柱，就是在核聚變形成的高能量密度物理條件下產生的高溫等離子體流。
在地球上，等離子體物質遠比固體、液體、氣體物質少。然而，在整個宇宙中，等離子體佔據著99%以上的物質總量，廣泛存在於星際空間、恆星內部、地球電離層等自然環境中，是物質存在的主要形式，幾乎主宰著整個宇宙。
地球上的等離子體，雖然比固體、液體、氣體物質少，卻容易人工製造。目前，較為成熟的等離子體產生方法，是將普通氣體用射線輻照、加熱到足夠高的溫度或加強電磁場，使得氣體原子的外層電子由於運動加速或受力，而脫離原子成為自由電子。這樣，原來的中性氣體因電離，就變成了由帶正電的離子、帶負電的電子以及部分未電離的原子組成的一團均勻的「漿糊」，即「電漿」，這團「漿糊」就是正負電荷總量相等的等離子體。比如，在化工、能源、材料和冶金等領域常見的電暈、輝光以及電弧等放電反應，均會產生等離子體。
特性神奇與眾不同
以物質第4種形態存在的等離子體，與固體、液體、氣體等普通物質相比，有著與眾不同的神奇特性。主要體現在以下3個方面：
參數範圍很大。等離子體的參數可以在數個數量級之間變化。例如，它的溫度可以跨越7個數量級，密度跨越更是達到約25個數量級。在這麼大的參數範圍內，等離子體的物理性質都會顯現，儘管它有幾個數量級的數值範圍，但性質相似。
具有集體效應。等離子體具有很強的「集體主義」和注重協調一致的「團隊精神」，這是它和其他物態的根本區別。普通物質由不帶電的分子構成，分子間的作用力來源於分子的直接碰撞。而等離子體由帶電粒子構成，帶電粒子之間有長程的電磁相互作用力。帶電粒子運動時，可通過長程力聯繫起來，引起正電荷或負電荷的局部分布，形成一個個小「團體」，從而增強了「行動」的協調性和統一性，極大提高其「戰鬥力」，內部也因此存在多種集體振蕩模式。
能夠局域帶電。等離子體雖然在整體上是電中性的，但是由於集體效應形成電荷的局部分布，它在空間小尺度上是帶電的，具有微觀電磁場。其內部的微觀電磁場會影響帶電粒子的運動，並伴有極強的熱輻射和熱傳導。而等離子體與電磁場又存在極強的耦合作用，因而具有很高的電導率，內部存在多種集體振蕩模式，能被磁場約束作迴旋運動。一些等離子體還具有良好的電磁波響應性質。此外，等離子體能以電磁波反射體形式,對電磁波產生幹擾作用，使電磁波往返途徑彎曲。
由此可見，以物質第4種形態存在的等離子體擁有優良的電磁性質。
軍事應用潛力驚人
等離子體具有優良的電磁性質，這就決定了它具有極高的應用價值，其相關技術和工藝被廣泛應用於照明、顯示、醫療、噴塗、通信及半導體器件製造等行業中。在國防和軍事領域，它更是有著極大的應用前景，甚至是一種重要的國防資源。
近地空間等離子體環境數據應用廣闊。當今世界，近地空間在軍事領域中的地位和作用日益顯現，成為各主要軍事強國紛紛爭奪的新高地。目前，幾乎所有的洲際彈道飛彈和潛射彈道飛彈以及全球40%的航天飛行器，都運行於近地空間。地球電離層等離子體以及日地空間中的等離子體狀態，對於太空飛行器及飛彈的正常飛行有重大的影響。比如，空間磁暴和地球電離層擾動，會干擾電磁波傳播和遠距離微波通信；太陽活動引起的地磁風暴，能夠致盲太空飛行器上的傳感器並幹擾機載電子設備；日冕物質拋射或由太陽耀斑加速的高能粒子，可破壞太空飛行器電子設備，甚至對太空人的健康與生命安全造成威脅。人類要利用好近地空間，就必須以空間和地面觀測數據為基礎，對日地空間及電離層的等離子體形態結構建立數值模型，研究並預測近地空間等離子體環境特性及變化規律，以保護通信導航、衛星、太空飛行器等系統的正常運行，提高近地空間的管控和開發水平。
雷射等離子體加速器潛能巨大。與傳統加速器技術相比，雷射等離子體加速器的加速梯度能夠提高上千倍，可以在釐米尺度上把帶電粒子加速到10億電子伏的高能量，具有小型化、低成本的獨特優勢。加速器技術在國防工業等領域具有廣泛而深入的應用。雷射等離子體加速器與微型波蕩器的結合，能夠有效產生高亮度的X射線、γ射線、太赫茲等多種輻射，具有小型化、波段寬、亮度高的優點，可以應用於慣性約束核聚變中的靶丸狀態診斷、庫存武器無損檢測和爆炸物鑑別。
等離子體隱身技術性能優越。利用等離子體發生器，在飛機表面形成一層等離子云，設計等離子體的能量、電離度、振蕩頻率和碰撞頻率等特徵參數，使照射到等離子云上的雷達波一部分被吸收，一部分改變傳播方向，回波被有效減少，雷達難以探測，以達到隱身的目的。還能通過改變反射信號的路徑，使敵方雷達測出錯誤的飛機位置和大小而迷惑敵人。與吸波材料等隱身技術相比，等離子體隱身技術具有吸收頻帶寬、隱身效果好、無需改變飛行器外形等優點。據報導，採用該技術的飛行器被敵方發現的概率可降低99%。
此外，利用等離子體替代金屬可實現無線電信號的發射與接收，形成一種氣態可重構天線技術。這種等離子體天線，即使在工作狀態也不會反射普通的雷達波，它的寬帶和可重構性能特別適用於擴頻、跳頻等主動隱身技術。而高壓脈衝等離子體天線能夠實現大功率輸出，可解決目前微波天線設計中的大功率問題，同時具有抗幹擾能力強、容易操控、結構輕巧等優點。
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責任編輯：嶽修宇