這是星際旅行幻想的第一候選技術(shù),，它不需要燃料，而且比起“反物質(zhì)發(fā)動(dòng)機(jī)”，“核爆推進(jìn)器”等技術(shù)概念,，它最接近人類現(xiàn)在的技術(shù)水平…… 大年過(guò)罷頭一遭，星際旅行有望了,！美國(guó)一個(gè)叫行星學(xué)會(huì)（The Planetary Society）的愛(ài)好者組織今年1月底宣布,，將在5月首次試飛“LightSail”太陽(yáng)帆飛船，它將在佛羅里達(dá)州的卡納維拉爾角,，搭載宇宙神V型火箭升空,。如果試飛成功，后續(xù)的同類型飛船將試著飛出太陽(yáng)系,。 即將迎接挑戰(zhàn)的LightSail,，分A、B兩星,。A星先上天實(shí)驗(yàn),，主要是要測(cè)試姿態(tài)控制和通信，還談不上星際旅行,。而2016年飛B星,，就要試著走遠(yuǎn)一點(diǎn)了。兩次任務(wù)成本為450萬(wàn)美元,。 試驗(yàn)兩步走 先在大氣層里“試試水” 行星學(xué)會(huì)介紹說(shuō)：長(zhǎng)達(dá)四個(gè)星期的測(cè)試中,，LightSail不會(huì)飛出大氣層,，而是試著控制姿態(tài)，監(jiān)測(cè)太陽(yáng)帆,，將圖像傳回地面,。 發(fā)射上去的太陽(yáng)帆，是一個(gè)面包大小的衛(wèi)星,。展開(kāi)成4塊三角形薄膜,，拼成一個(gè)正方形帆面。如果一切順利,，LightSail將在幾天后試著打開(kāi),，調(diào)整姿態(tài)，并且傳回?cái)?shù)據(jù),。 行星學(xué)會(huì)說(shuō),，第二次測(cè)試飛行定于2016年。飛船將會(huì)安裝于喬治亞理工學(xué)院研制的Prox-1衛(wèi)星中,，通過(guò)SpaceX的獵鷹重型運(yùn)載火箭發(fā)射進(jìn)入距地面720公里的軌道上,，在外太空飛翔。ProX-1衛(wèi)星將釋放出LightSail,，還會(huì)停在附近監(jiān)視它,。 理論支持 太陽(yáng)光也是有壓力的 偉大的開(kāi)普勒400年前就提過(guò)：?jiǎn)慰刻?yáng)光就能行走太空。而1870年代麥克斯韋的理論,，指出了這種幻想的真實(shí)性,。麥克斯韋預(yù)言：光也是有壓力的。 的確,，雖然光子沒(méi)有質(zhì)量,，但有動(dòng)量，可以把它的動(dòng)量傳遞出去,。曬太陽(yáng)的,，就接受了太陽(yáng)的壓迫，只是力度太小感覺(jué)不到罷了,。麥克斯韋理論提出30年后,，科學(xué)家果然測(cè)出了光壓。 俄羅斯的火箭先驅(qū)齊奧爾科夫斯,，和他的同事桑德1921年提出“用照射到很薄的巨大反射鏡上的陽(yáng)光獲得宇宙速度,。”桑德還說(shuō),，太陽(yáng)帆應(yīng)該是包在硬質(zhì)塑料上的超薄金屬帆,。1950年代開(kāi)始有大量文章討論太陽(yáng)帆。1970年代,，由于展開(kāi)技術(shù)和薄膜制造進(jìn)步,，太陽(yáng)帆開(kāi)始實(shí)驗(yàn),。上世紀(jì)九十年代，各國(guó)陸續(xù)完成了一些展開(kāi)實(shí)驗(yàn),。 太陽(yáng)帆反射光子,，反過(guò)來(lái)光子推動(dòng)太陽(yáng)帆。陽(yáng)光越熾烈壓力越大,，太陽(yáng)附近,，每平米接受的壓力，相當(dāng)于3枚一元硬幣的重力,，而到了陽(yáng)光稀薄的太陽(yáng)系邊緣,，每平米的壓力就只有一根羽毛的重量了。 技術(shù)核心 又大又輕才走得動(dòng) 展開(kāi)的太陽(yáng)帆,，面料閃閃發(fā)亮,，像錫箔。它其實(shí)是鍍上一層鋁的聚脂薄膜材料,。 聚酯薄膜很尋常,，但太陽(yáng)帆薄得不尋常，只有100個(gè)原子厚,。鏈,、索、桿都是碳纖維復(fù)合材料,。本身很輕,，充氣后才能勃起,，硬如鋼鐵,。 揚(yáng)起巨帆方能行大船。太陽(yáng)帆也是越大越好,。在劉宇艷等人撰寫的《可展開(kāi)太陽(yáng)帆技術(shù)概述》中說(shuō),，如果太陽(yáng)帆直徑300米，可以獲得340牛頓的壓力,。讓0.5噸的航天器在200天飛抵火星,。如果直徑2000米，就能把5噸重的航天器推出太陽(yáng)系,。 有一種說(shuō)法是,，太陽(yáng)帆理論上最高速度是光速的2%，也就是每秒6000公里,。不過(guò),，現(xiàn)在科學(xué)家能指望的是大型太陽(yáng)帆航行達(dá)到60公里的秒速，也就是現(xiàn)在紀(jì)錄的4至6倍,。如果成真,，那么太陽(yáng)帆將大踏步地飛向人馬座,。 必須具備完美反射面 太陽(yáng)帆不光得輕，還得具備完美反射面,，要比美人的臉蛋兒還光滑,，讓光子一觸即彈。這可就難了,。一個(gè)皺巴巴的包裹,，展開(kāi)成為堅(jiān)固的完美鏡面，對(duì)制造技術(shù)要求很高,。 展開(kāi)是一個(gè)大麻煩,。科學(xué)家想出一些好辦法,，有人提出用折疊后的應(yīng)力自動(dòng)展開(kāi),，不用機(jī)械;有人提出充氣展開(kāi)，被廣泛采納,。姿態(tài)控制也很難,，實(shí)踐中多用一塊小太陽(yáng)帆去調(diào)整大帆的朝向。 激光器,、透鏡增加光強(qiáng) 2002年的迪斯尼動(dòng)畫片《星銀島》里,，太空中就展開(kāi)了一張張?zhí)?yáng)帆，就如同大航海時(shí)代的百舸競(jìng)流,。 在許多科幻小說(shuō)里出現(xiàn)過(guò)的太陽(yáng)帆,是星際旅行幻想的第一候選技術(shù),，因?yàn)樗恍枰剂稀６冶绕稹胺次镔|(zhì)發(fā)動(dòng)機(jī)”“核爆推進(jìn)器”等技術(shù)概念,，它最接近人類現(xiàn)在的技術(shù)水平,。NASA有過(guò)設(shè)想，為了飛出太陽(yáng)系,，可以讓帆更輕,、更大，并在太陽(yáng)系的適當(dāng)位置擺上激光器,，還有透鏡,，增加照到太陽(yáng)帆上的光強(qiáng)。 值得一提的是,，還有一種概念叫做“太陽(yáng)風(fēng)”推進(jìn)器,，它跟太陽(yáng)帆是兩回事。太陽(yáng)風(fēng)推進(jìn)器不停地電離氣體,，制造出一個(gè)電磁球?qū)?，就像熱氣球一樣捕獲太陽(yáng)風(fēng)――太陽(yáng)拋出的每秒300千米的帶電粒子流，從而獲得動(dòng)量?？茖W(xué)家認(rèn)為這可以讓100公斤重的推進(jìn)器,，三個(gè)月內(nèi)秒速超50公里。 國(guó)際競(jìng)賽 日本美國(guó)目前領(lǐng)先 除了LightSail,，已經(jīng)有太陽(yáng)帆飛行器升空了,。這方面日本領(lǐng)先，它的太陽(yáng)帆飛行器已經(jīng)飛過(guò)了金星,。2010年5月,，日本成功試飛IKAROS太陽(yáng)飛船，它通過(guò)一面帆用太陽(yáng)光壓力作為動(dòng)力,。目前,這艘飛船已經(jīng)飛過(guò)了金星,繼續(xù)向太陽(yáng)飛去,。 有趣的是，IKAROS飛船用太陽(yáng)風(fēng)做動(dòng)力,，卻是“逆風(fēng)飛行”,。其實(shí)帆船也可以在逆風(fēng)天“曲線前進(jìn)”，只要帆和前進(jìn)方向調(diào)整適宜,。太陽(yáng)帆能吹向太陽(yáng)也是同樣的道理,。 日本當(dāng)時(shí)計(jì)劃在10年內(nèi)，再發(fā)射一艘太陽(yáng)帆飛船,，綜合太陽(yáng)帆和離子推進(jìn),，飛到木星去。 與IKAROS同期,，美國(guó)宇航局也發(fā)射了“納米帆-D”衛(wèi)星,，它在近地軌道成功展開(kāi)一個(gè)小帆，但不能用于飛行,。NASA還計(jì)劃了一項(xiàng)名為“Sunjammer”的太陽(yáng)帆飛行器,，原定于2015年發(fā)射。但在技術(shù)評(píng)審后,，NASA無(wú)限期地延遲了這一項(xiàng)目,。 美國(guó)政府和軍隊(duì)還提出一個(gè)太陽(yáng)帆計(jì)劃，通過(guò)調(diào)整傾角,，讓太陽(yáng)帆飛船向太陽(yáng)航行150萬(wàn)公里，以監(jiān)視太陽(yáng)磁暴,。 除了提供動(dòng)力,，太陽(yáng)帆的一個(gè)更現(xiàn)實(shí)的用處，是調(diào)整飛行器的姿態(tài),，好省一點(diǎn)燃料,。 美國(guó)的宇航愛(ài)好者組織“行星學(xué)會(huì)”與俄羅斯合作，曾在2005年發(fā)射了“宇宙1號(hào)”，它也是LightSail的前身,。它搭乘從巴倫支海的核潛艇上射出的火箭升空,。本來(lái)“宇宙1號(hào)”應(yīng)該在展開(kāi)成功后降落，但卻不知所終,，分析認(rèn)為是火箭分離故障讓它沒(méi)展開(kāi),。 延伸閱讀 非盈利組織的雄心壯志 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)上的介紹：“行星學(xué)會(huì)是一個(gè)受到廣泛支持的非政府、非盈利大規(guī)模機(jī)構(gòu),，主要是進(jìn)行與天文學(xué)相關(guān)的研究,。成立于1980年，成立者是布魯斯?穆雷,、路易斯?弗里德曼,、卡爾?薩根，并有來(lái)自125國(guó)的成員,?！?/FONT> 在“The Planetary Society”的主頁(yè)上,醒目地寫著它們的口號(hào)：“你的此間是空間（Your Place is Space）”。之外,它們刊登各種太空科技博客文章,、照片,、視頻。 這個(gè)社團(tuán)自稱,其宗旨是“鼓勵(lì)世界公民去推進(jìn)空間科學(xué)和探索”,。 目前行星學(xué)會(huì)已經(jīng)有超過(guò)一百萬(wàn)的會(huì)員,誰(shuí)都可以加入,不過(guò)在網(wǎng)上注冊(cè)成為普通會(huì)員,要交每年500美元的會(huì)費(fèi),。盡管是民間組織,但行星學(xué)會(huì)也支持NASA。它們號(hào)召成員給美國(guó)國(guó)會(huì)寫信,增加NASA的預(yù)算,并且制止國(guó)會(huì)敲除NASA的幾個(gè)項(xiàng)目,。 不論LightSail會(huì)不會(huì)像宇宙一號(hào)一樣出師未捷,，行星學(xué)會(huì)成功籌款邁向太空已贏得全球贊譽(yù)。宇航事業(yè)是由興趣推動(dòng),；在官辦的NASA效率受詬病時(shí),，就出現(xiàn)了SpaceX公司，讓人耳目一新,；而目前“組織”大家登火星的,，也是一家荷蘭公司。說(shuō)不定第一個(gè)登上火星的人類將會(huì)是愛(ài)好者呢,！高手在民間,。 轉(zhuǎn)自求是理論網(wǎng)-科學(xué)普及 |
