美将发射新型太阳帆:展开面积1200平米(图)

2013-03-08 09:22:53  来源:新浪科技

艺术示意图:正在地球轨道上飞行的太阳帆飞船

  艺术示意图:正在地球轨道上飞行的太阳帆飞船

  据美国《探索》杂志网站报道,太阳帆是一个美妙而直观的概念。

  太阳和其它诸多恒星一样,每时每刻都向外辐射出巨量的光子以及强大的带电粒子流,这种从太阳发出的辐射和粒子流就犹如大海中一股强劲的风,对围绕太阳运行的天体造成不小的压力。我们可以看到,由于太阳风的作用,彗星的尾巴永远是背离太阳的(今年有两颗明亮的大彗星会出现在夜晚的天空,正好有机会可以检验一下这种说法),另外太阳风强劲的吹拂也正不断让缺乏磁场保护的金星损失大气。然而,除去所有这些,太阳风就和地球上大海中的海风一样,可以让我们扬帆远航。

  尽管听上去“太阳帆”这个词多半出现在科幻作品中,但实际上这种概念已经是一种非常真实也非常可行的技术了。在此之前人们便已经多次进行太阳帆的相关技术试验,而此次最新的一个项目便是一个被取名为“Sunjammer”的太阳帆项目,该项目由美国宇航局和总部位于加州的嘉德宇航公司(L’Garde)联合实施。

  “Sunjammer”太阳帆将具有超过13000平方英尺(约合1200平方米)的展开面积,这将使其成为有史以来研制的最大太阳帆。按计划它将于2014年发射升空,预计飞行超过300万公里。太阳帆飞船的最大优势在于它的低成本。一般的飞船都需要留出大量空间用于存放燃料,而这一点对于太阳帆飞船而言却完全不需要,这就让它实际上成为经济上最合算的太空飞行方式:毕竟太阳本身已经为我们提供了一个强大的推进器,并且这种推进作用在距离太阳大约180亿公里的范围内都是有效的。

  太阳帆早已不是什么新鲜的概念。事实上这一概念的久远历史可能会让人惊讶。历史上最早意识到彗星尾巴永远是背离太阳的人是天文学家开普勒。在他于1610年写给伽利略的一封信件中他指出:“若有一艘船或撑起一张帆,那么我们将能驰骋于那旷宇之中。”当然,在17世纪时,当时的航海技术也就仅仅停留在使用风帆的阶段而已。

  就在开普勒提出他的伟大构想400年之后,日本宇航开发机构(JAXA)发射了伊卡鲁斯(IKAROS)飞船,这是人类制造的第一个真正意义上的太阳帆飞船——在此之前当然也有建造过一些太阳帆设备,但是从未进行过成功地空间推进演示。而在2010年6月份,日本的伊卡鲁斯飞船成功发射升空。它的太阳帆展开面积约为200平米,使用聚酰亚胺材料制成,上面还安装有液晶显示屏,其作用是通过调节反光度实现对太阳帆姿态的控制。伊卡鲁斯在太空中达到了大约每秒100米的飞行速度,并在它展开太阳帆之后6个月抵达了它的目的地:金星。

  美国宇航局同样发展了自己的太阳帆项目,名为:Nanosail-D。而此次Sunjammer项目将是对所有这些项目的极大改进。这个太阳帆的面积几乎相当于1/3英亩,但它折叠之后的大小仅相当于一台洗衣机,重量约为30公斤,它会在与火箭分离之后展开。这可能是有史以来测试过的最具雄心的飞船推进项目之一。然而与此同时,太阳帆的展开技术则在此之前便已经经过了验证。

  此次太阳帆本身将会使用一种高技术材料“高温聚酰亚胺薄膜”制成,这种材料此前也被用于宇航服的制作,帮助宇航服实现三大主要功能,即:热隔绝,宇宙射线防护以及微陨石撞击防护。借助这种坚韧无比的材料,这架太阳帆将会在太阳光子以及太阳风的带电粒子流的推动下飞行。构成太阳风的带电粒子主要是质子和电子,这些粒子大量撞击地球磁层,在南北极形成壮丽的极光现象。

  这样面积大小的太阳帆预计将可以实现大约0.1牛顿的推力,这个力的大小约相当于你每天清晨放进咖啡杯里的那块方糖所受到的地球引力大小。听起来这样大小的力实在微不足道,但事实并非如此,实际上这样的推力已经超越了现在正逐渐开始得到积极应用的离子推进器,后者已经被应用于美国宇航局的“黎明”号探测器上并前往位于小行星带的灶神星和谷神星开展考察工作。

  如果这艘太阳帆的名字“Sunjammer”让那些科幻迷们感觉耳熟的话,那么你的感觉是对的。这个名字是科幻作家阿瑟·克拉克的一篇关于行星际航行的短篇科幻小说的名字。而今天,我们或许在数年之后便将开始将太阳帆技术投入到实际应用之中。不管如何,这都将是一个美妙的前景。(晨风)

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