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| 美《大众科学》杂志评出2008年度10大发明（上） |
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美国《大众科学》杂志第二届年度10大发明评选结果在6月号刊出。从外形新颖的环保电动摩托车到犹如灵蛇在空中飞舞的风力发电机，从自制的癌症治疗仪到灵活度更高的人造假脚，从矿井定位救生系统到坚固持久的桥梁设计，今年入选的奇思妙招无不围绕着同一个主旨，那就是：能源短缺，灾难频发，疾患与病痛困扰着人类，这个世界需要帮助。
1．紧凑型两轮电动摩托车
名称：优诺
研发时间：2年
发明人：本·加拉克
研发投入：4.5万美元
市场化前景：☆
工作原理：当骑乘者倾斜身体控制转弯方向时，摩托车的悬挂系统会保证两个车轮分别独立运动，同时着地，以保持车身稳定。
全电动，零排放，在人群拥挤的街道上穿梭时比传统的两轮摩托车更加灵活，这就是本·加拉克的新发明最大的特点。
这台被他命名为“优诺”的摩托车外形紧凑简洁，同Segway两轮代步车一样，也需要依靠骑乘者改变身体重心来控制：向前=加速，向后=减速，左右倾斜=转弯。优诺的两个车轮位于座椅的正下方，轮间距只有1英寸（约2.54厘米），这个特殊的设计是为了增加车辆的稳定性。当车子转弯时，内侧的车轮抬升，外侧车轮降低，这样就能保证两轮同时抓地，防止发生侧翻危险。
两年前，17岁的加拉克萌生了要制造这样一款环保型摩托车的愿望。为此他大学休学了一年，并在多伦多郊外的一家摩托车商店开始了他的研发工作。优诺的框架由比普通摩托车更宽的雅马哈R1改装而成，这样可以把并排的两个车轮完全罩在车座下。在机器人技术工程师特弗雷·布莱克威尔的帮助下，加拉克为优诺加装了一个回转仪和一个控制系统，既可以保持骑乘者在车轮上的身体稳定，还能控制悬挂。
从理论上来说，优诺的最高时速可达到40英里（约64.4公里），但出于安全考虑，加拉克还没有以15英里（约24.1公里）/小时以上的速度试行过。他打算进一步改进悬挂系统，以方便骑乘者可以进行大幅度倾身。此外，优诺的控制系统编码也需改写，确保速度提高时车子的稳定性不受影响。
2．家庭自制灭肿瘤仪
名称：堪瑟斯射频发生器
研发时间：5年
发明人：约翰·堪瑟斯
研发成本：100万美元以上
市场化前景：☆☆☆
工作原理：治疗仪可产生高强度电磁场，加热附着在肿瘤中的纳米粒子，进而杀死肿瘤。
一个没有医学专业文凭的白血病患者在自己的车库里制造了一台癌症治疗仪，这也许是出于人类求生的本能。然而不可思议的是，这样的治疗仪居然真的有疗效。
约翰·堪瑟斯是2002年被诊断出患有白血病的。在对现有的治疗方式感到失望后，这位退休老人决定利用自己的无线电知识，制造一台可以直接“瞄准”癌细胞的仪器。无线电波产生的磁场如果足够强的话，可以让金属块中的电子激烈运动并释放出热量。堪瑟斯设想，如果将金属粒子植入肿瘤内，然后用无线电波轰击，将肿瘤加热到一定程度后就可以杀死它了。
此前研究人员曾经用红外线进行过类似的临床治疗，但红外线对于鼻咽癌等浅表肿瘤的疗效最好，而无线电波则可以穿透人体细胞，直达肺部或者肝部肿瘤。不过，无线电波在传输过程中会因辐射而散失能量。堪瑟斯面临的挑战，就是要将高频无线电波集中到一片相对较小的区域，从而形成一个高强度的电磁场。
他利用两根间隔只有几英寸远的天线建立了一个高频发射系统，天线的末端是两个长7英寸（约17.8厘米）、同处于13.56兆赫（医疗常用频率）这一共振频率的铜线圈。这种耦合共振效应使无线电波被局限在两根天线之间，形成窄窄的一束，从而产生一个超强电磁场。电磁能沿阻力最小的路径，也就是金属粒子传播，直达肿瘤并将其加热杀死，周围没有金属的组织则毫发不伤。堪瑟斯用植入了硫酸铜的热狗做实验获得成功，只有靠近硫酸铜的肉被烹熟了。
当然，烹熟热狗和杀死肿瘤是不能相提并论的。2004年，堪瑟斯为自己的发明申请了专利，同时也引起了专家关注，其中包括匹兹堡大学医学中心的大卫·杰勒以及休斯敦安德森癌症中心的斯蒂芬·科里。他们开始合作寻找新的粒子，以增强电磁场的强度，提高治疗效率。去年12月，科里的研究小组在《癌症》杂志上发表了动物试验报告，患有肝癌的实验兔体内植入碳纳米管后接受电磁疗法，肿瘤成功被杀死而兔子健康无恙。杰勒的研究小组用金粒子进行的老鼠试验也效果明显，相关论文将于8月刊出。
研究的下一个目标将是让植入体内的纳米粒子只寻找并锁定癌细胞。人体临床试验也有望在未来几年内展开。
作为专利拥有者，堪瑟斯坦承，自己仍然在同白血病抗争，因为他还没有找到合适的纳米粒子。但《癌症》杂志总编辑、外科肿瘤专家拉斐尔·波洛克预测，这一方法可以推及到多种癌症治疗，具有广泛的应用前景。
3．防污潜水服
名称：潜水装备典范
研发时间：7年
发明人：泰伯·麦克凯勒姆
研发成本：120万美元
市场化前景：☆☆☆
工作原理：潜水员呼出的气体以及潜水服内部多余的气体都可经由头盔顶部的排气阀排出。
对于身为潜水员和分析化学师的泰伯·麦克凯勒姆来说，1989年参与的沉船打捞行动至今让他记忆犹新。当时波多黎各遭受飓风“雨果”袭击，大量燃料和市政污水涌入圣胡安港。麦克凯勒姆潜水装备上的密封材料失去防护作用，每次在浑浊的水中呼气时，总有几滴脏水渗入他的头盔。
这种在被污染的水体中进行的水下工作，大部分都是由军方和专业潜水员负责的。但不论是例行检查，还是在油轮爆炸、自然灾害或者输油管破裂之后采取救援行动，仅凭肉眼观察是无法判断水体是否已经遭受污染的。在当时，海军潜水员通常都要穿戴厚重的防水服和头盔，但即便是这样，污染物还是会通过两种途径进入潜水装备：水滴可以从头盔上的通气管或者控制潜水服浮力的排气阀渗透进来，而燃油和化学物质则会腐蚀头盔上的密封硅材料和隔膜。
2001年，美国海军发出请求，寻找能够制造污染环境中专用的潜水装备的公司。麦克凯勒姆抓住了这次机会。他解决第一个问题的灵感来自太空服，太空服可将宇航员呼出的所有气体排出到太空舱中，同时又使宇航员与太空舱环境完全隔绝。为此，他把潜水服的通气管和排气阀合二为一，并将之设计在头盔的顶部，然后用一根抽气管和它相连，抽气管的气压低于头盔中的气压，这样就能保证空气自然排出。
为了找到更好的密封材料，麦克凯勒姆花费3年时间，利用含有数百种化学物质的航空燃料测试不同的氯丁橡胶、橡皮及硅树脂等材料。大部分材料在几秒中的时间内就会分解。直到2003年，他终于发现一种人造橡胶可以在航空燃料中坚持几百个小时，耐受力比当前任何一种密封材料都要高。
“就我所知，没有任何其它的装备会用这种方式处理排气阀。”美国海军污水潜水项目组负责人詹姆士·皮尔森说，“这套潜水服完全把潜水员密封起来了。”
去年8月，美国海军对麦克凯勒姆设计出的潜水服原型进行了真人试验，预计这一新式潜水装备明年就可投入常规应用（图譽訛譾訛）。
4．大众化火箭发动机
名称：毒蛇
研发时间：2年
发明人：提姆·本德尔
研发成本：25万美元
市场化前景：☆
工作原理：利用阻尼器扰乱声波，防止因声波产生共振而导致发动机爆炸。
在提姆·本德尔看来，要想迎来真正的商业化太空旅游时代，一个更好的发动机是必不可少的。具体来说，这个发动机对于航空业的意义不亚于一个世纪以前内燃机对于刚刚起步的汽车工业的意义：它应该是一流的，现货供应，能够驱动从太空旅游船到月球登陆器等任何形式的工具，并且，就算不是亿万富翁理查德·布兰森的公司也一样负担得起。
作为洛克希德·马丁公司的前推进技术工程师，本德尔拿出了自己的设计成果。这个重50磅（约22.7公斤），被他称作“毒蛇”的火箭发动机原型就摆放在怀俄明州一个废弃的核导弹发射井内。本德尔说，“毒蛇”的设计更加简化，比如，它采用易处理的衬垫取代复杂的管型材料来解决冷却问题，这使它的成本大为降低。此外，它还可以满足多种不同的动力需求，因此应用范围也更加广泛。
大多数火箭发动机是这样工作的：发射时点火，然后迅速燃烧直至燃料耗尽。一艘载有游客的太空飞船离开地面升空飞行时需要持续不变的强大助推力，但燃料的不断消耗会使飞船重量减轻，因此必须减小推力，才能确保没有接受过专业宇航员重力训练的普通游客能够承受飞船不断加快的速度。但问题在于，火箭的推力减小时，发动机箱内的压力也会变小，导致其内部的声波也发生改变。如果这些声波产生共振，发动机局部将过热并且压力过大，可能造成发动机爆炸。
为此，本德尔在设计上采用了声学阻尼器，也就是借助很多孔洞来吸收不同频率的声波。同时，他还给“毒蛇”加装了一个汽缸，以对声波形成干扰，防止共振。虽然大部分火箭发动机都具备消除一定频率范围内声波的功能，但“毒蛇”的声音阻尼系统明显技高一筹。
德克萨斯斯通宇航公司总裁比尔·斯通表示，“毒蛇”可能成为小型航空公司的理想工具。想要进军太空旅游市场的公司大可以利用“毒蛇”来制造飞船，而不必另行设计自己的发动机。同样的，执行登月计划的飞行器也可借助多个“毒蛇”发动机完成脱离轨道、着陆、再起飞等一系列任务。
5．效率提高10倍的多转子风力发电机
名称：空中长蛇
研发时间：9年
发明人：道格·塞尔萨姆
研发成本：25万美元
市场化前景：☆☆☆☆
工作原理：多转子风力发电机的每一个转子都能自主地捕捉风力，发电效率大为提高。
很多大型风力发电场的规模相当于一个小城镇，涡轮机高达30层楼，叶片大如波音747的机翼。这些庞然大物可以产生大量电力，但制造、运输以及安装工作代价不菲，而且难度很大。
发明家道格·塞尔萨姆反其道而行，化大为小，他设计的多转子（即风力叶片）风力涡轮机一改传统风电机千年不变的笨拙模式，用一根长长的轴将很多个转子串接起来，远远看去，犹如风中一条盈动的蛇。
这条“空中长蛇”利用风能产生的电力不容小觑。长轴在风中所处的最佳角度和转子相隔的理想间距都是经过精心计算的，这样可以保证每个转子都能自主捕捉风力，采集能力大为提高，与同等发电容量的传统涡轮机相比，这种新型多转子风电机所用的叶片材料只有前者的1/10。制造成本的极大降低，使得塞尔萨姆的设计极具市场竞争力。
到目前为止，塞尔萨姆研制的发电能力达到2000瓦的家用双转子风力涡轮机已经售出了20台。但双转子涡轮机只是个开始。在美国加州能源委员会的资助下，塞尔萨姆于2003年成功研制出可以提供3000瓦电力的7转子风力涡轮机。就在前不久，塞尔萨姆在加利福尼亚的通用电气公司涡轮机测试工厂成功地试验了他最新设计制造的25转子风力涡轮机。
通用电气前涡轮机测试师布伦特·舍贝尔非常认同这项新式发明的市场应用前景，但也有风能专家认为这条随风飞舞的“空中长蛇”是一个“疯狂的想象”。随着转子数量的增多，长轴不断延伸，其重量将是涡轮机能否有效捕捉风力并转化为电能的最大挑战。（未完待续）
