沙漠"灌溉路灯":从空气中沉降水(图)

　　

　　

▲Airdrop设备的工作剖面示意图▲林纳克和他发明的Airdrop设备

　　

　　/刘亚斌

　　记者/刘亚斌

　　日前，年仅27岁的澳大利亚发明家爱德华·林纳克凭借其发明的空中水滴灌溉系统获得2011年度詹姆斯·戴森设计奖。

　　詹姆斯·戴森设计奖是新锐设计领域一项用来鼓励新人的奖项。詹姆斯·戴森有“英国设计之王”的美誉，以他名字命名的基金会和慈善信托基金共同运作这一奖项。

　　利用温差冷凝成水

　　林纳克的发明名为Air-drop，外形酷似一盏太阳能路灯，实际上由四部分组成：太阳能电池板、涡轮机、水泵和储水箱。一根细管将电池板、涡轮机和埋在地下的水泵相连，水泵外面缠绕着铜管，它的另一端与最底部的储水槽相通。

　　Airdrop的工作原理相当简单。在对植物进行灌溉时，涡轮机会将大量空气吸入细管，再把空气导入水泵外的铜管中。铜管周围泥土的温度通常为6℃，进入铜管的温暖空气则有27℃，在温差的作用下，空气中的部分水气开始不断凝结沉降。

　　冷凝后的水分被储存在最底部的水箱中。有灌溉需要的时候，水会被水泵抽取出来，从安装在农作物根部的半浸透式软管中渗出，浸湿植物根部的土壤。Airdrop还装有LED显示屏，显示水位、压力、太阳能电池寿命和系统是否正常。

　　林纳克表示，利用冷凝原理从大气层中收集水分并不是新概念，但是他的发明更具优势。因为其他水分收集装置通常需要大量的能源来驱动制冷设备，而Airdrop仅利用空气和地表以下之间的温差。而且涡轮机由太阳能供电，不需使用任何额外电力。停机的时候，太阳能所转化成的电能会储存在Airdrop的内置蓄电池中。

　　在Airdrop的设计细节上，林纳克也有特别的创新之处。他提到，如果只是用铜管冷却空气，管壁就是唯一的传热区域，空气在铜管中直线流动，水汽的沉降效果较差。在经过反复建造模型和物理测试后，林纳克决定在铜管中加入铜丝绒，这使得设备传热的面积扩大到了铜管和铜丝绒中。空气在铜管中不规则地流动，沉降的效果变得更好。

　　在詹姆斯·戴森看来，空中水滴灌溉系统显示出一种简单而自然的原理，在成熟的工艺条件下会获得很好的收益。

　　生物模拟是最强武器

　　获奖之后，林纳克透露说，Airdrop的灵感竟然是来自小小的纳米布甲虫。

　　纳米布甲虫生活在以多雾著称的非洲纳米布沙漠。为了在极度缺水的恶劣条件下生存，纳米布甲虫依靠翅膀上的防水凹槽收集雾气，水汽凝聚成水珠后，会沿着甲虫的弓形背脊滚落到它的嘴里。科学界早就注意到纳米布甲虫这一特点，有科学家还制造出仿生设施来收集水气。

　　戴森说：“生物模拟是工程师最强大的武器，像林纳克这样年轻的设计师和工程师将在未来研制出更多原理简单却高效的技术发明，他们的贡献或将解决世界上最棘手的问题，并且提高人们的生活质量。”

　　林纳克首先在母亲后院安装了一台Airdrop空中灌溉系统，每天可以沉降1公升的水。虽然Airdrop在小范围内应用是成功的，但是林纳克还未证实它在大规模的农业应用中也是可行的。根据林纳克的计算，Air-drop每天可以从每立方米的沙漠空气中沉降11.5毫升的水。

　　林纳克认为，Airdrop是偏远干旱地区灌溉的完美解决方案，它易安装、价格低廉，不需要大量投资或者雇人维护。

　　（责任编辑：郭彩萍）