利用太陽光做動力,光帆飛船有多厲害?_風聞
月舞之音-自由撰稿人-科普类公众号:月舞之音51分钟前
隨着科技的飛速進步,人類對宇宙的探索已經取得了前所未有的成就。天文望遠鏡能夠觀察到135億光年外的星系,這不僅拓寬了我們的視野,更讓我們對宇宙的浩渺與神秘有了更深的認識。然而,當我們將目光轉向深空探測時,不得不面對一個嚴峻的現實:即便有了望遠鏡的助力,我們也只能在太陽系內徘徊,難以觸及更遙遠的星際空間。
為了突破這一侷限,科學家們一直在尋求提升探測器速度的方法。畢竟,沒有速度的支持,星際航行只能停留在理論層面。而在這其中,利用太陽光壓作為推進力的想法逐漸進入了人們的視野。
太陽光壓,這個聽起來似乎微不足道的力量,其實藴含着巨大的潛力。早在四百多年前,天文學家開普勒就設想過光能的利用,而直到1901年,俄國物理學家列別捷夫才首次測量出了太陽光的微小推力。這一發現為後來的光壓推進技術奠定了基礎。

光壓推進的原理並不複雜。當光線照射到物體表面時,會產生微小的推力,這種推力雖然微弱,但在真空中卻能持續作用。想象一下,如果我們能夠製造出一個足夠大的光帆,讓它承受足夠多的光壓,那麼就有可能實現持續的加速,進而達到星際航行的目的。
基於這一原理,美國於2016年啓動了“突破攝星”計劃。該計劃設想了一種質量僅為10克的微型宇宙飛船,它裝備了高分辨率相機、自動導航和通訊設施,最引人注目的是它外部的光帆。這張光帆由特殊材料製成,厚度僅為幾百個原子直徑的大小,但它卻能夠承載光壓,為飛船提供動力。
按照計劃,當光帆完全展開並受到光線照射時,飛船將在幾分鐘內加速到每秒數萬公里,最終穩定在20%的光速。這樣的速度意味着飛船隻需20年就能到達比鄰星,這是人類歷史上前所未有的速度。
然而,這一計劃也面臨着巨大的挑戰。前期所需資金高達50多億美元,這對於任何一個國家或組織來説都是一個巨大的負擔。光壓推進技術在實踐方面尚處於起步階段,許多關鍵技術問題亟待解決。比如,如何規避行進過程中的障礙物?如何減少光線在傳播過程中的能量損耗?以及當飛船處於深空沒有光線的盲區時如何與地球保持聯絡等等。
儘管困難重重,但科學家們並沒有放棄。NASA近日重啓了“突破攝星”計劃,並計劃研發一種衍射太陽帆來解決規避障礙物的問題。同時,我國和日本等多個國家也在開展相關研究,希望能夠在光壓推進技術上取得突破。
其中,日本於2010年發射的伊卡洛斯號就是一項重要的嘗試。它的光帆展開後直徑為14米,厚度僅為7.5微米,相當於頭髮絲的十分之一。雖然它的速度遠不及“突破攝星”計劃中的設想,但它卻為我們提供了寶貴的實踐經驗和技術積累。
光壓推進技術為我們打開了一扇通往星際航行的大門。雖然目前還面臨着許多困難和挑戰,但只要我們堅持不懈地探索和創新,相信未來一定能夠實現人類對深空的夢想。