仅需6秒就能到达月球借助太阳光做动力光帆飞船有多厉害？

发布时间：2022-12-26 09:46 所属栏目：16 来源：互联网

导读：天文望远镜目前能看到135亿光年外的星系，并且这个纪录可能在不久后还会被刷新。除此之外，我们还发现了宇宙中许多奇特的天体，它们有着人类难以理解的特性，还有的天体和地球非常相像，生态环境十分宜居，如果以后地球不再适合人类生存，我们似乎不用担心

　　天文望远镜目前能看到135亿光年外的星系，并且这个纪录可能在不久后还会被刷新。

　　除此之外，我们还发现了宇宙中许多奇特的天体，它们有着人类难以理解的特性，还有的天体和地球非常相像，生态环境十分宜居，如果以后地球不再适合人类生存，我们似乎不用担心该去往何处的问题。

　　但以上所有的探测活动，也只能基于望远镜来查看，换到能够实地勘察的探测器，我们甚至连太阳系都走不出去，比如目前行程最远的探测器是旅行者一号，它和地球的距离已经达到了235亿公里。

　　但太阳系的直径大约为2光年，按照这样的速度，旅行者一号还要17571年才能飞出太阳系。

　　如果不能在探测器的速度上取得巨大突破，人类将难以开展对宇宙的深空探测，未来的星际航行更是天方夜谭，即便我们有上万年的时间等待探测器到达目的地，探测器也会半路耗尽能源然后和地球失联。

　　人类不可能永远活动在太阳系，向更广阔的宇宙进发是未来的大势所趋，因此提升探测器的速度就成了当务之急，只有这样才能最大限度的节省时间和能源，随着科技的发展，科学家逐渐意识到，太空中就有源源不断的能量。

　　早在四百多年前，天文学家开普勒就曾设想过光能的利用，他发现彗星流浪在太阳周围时，彗尾始终是背向的太阳的，开普勒推测可能是太阳发出了某种能量，让彗星能源源不断的获得动力。

　　假如人类也能利用这种动力，星际航行岂不是会简单许多？

　　虽然我们现在知道彗星的飞行和太阳神秘的动力没有什么关联，但科学家确实发现了太阳的确存在一种能量，或许能帮助我们在太空中航行。

　　这种来自太阳的能量叫做光压，1784年时欧拉就提出了这个想法，不过直到1901年才由俄国物理学家列别捷夫首次测量出来，太阳会发光，这些光实际上由一个个光子组成，虽然它们的质量很小，但照射到物体时仍然会有推动力，会对物体表面产生光压。

　　我们在晒太阳时，也在不停的承受光压。只不过人体面积比较小，一个成年人承受的光压仅有1毫克左右，考虑到空气阻力和其他因素，这点光压完全可以忽略不计，但如果有足够大的面积承载光压，并将它放到没有干扰的真空下，此时的推力可能就会大大增加。

　　基于以上原理，美国于2016年启动了“突破摄星”计划，该计划由著名物理学家霍金和其他几个科学家发起，并获得了美国宇航局的支持和赞助。

　　研究团队设想了一种质量仅为10克的宇宙飞船，大约只有指甲盖那么大，在飞船内部可以集成配置许多微小但高效的仪器，比如高分辨率相机和自动导航以及通讯设施，飞船的最大亮点在于外部的光帆，它用特殊的材料制成，厚度仅为几百个原子直径的大小

　　飞船通过光帆承载光压来获得能量，当光帆完全展开时看上去就像船帆一样，只要受到光线照射就能获得能量持续加速，理论上来说几分钟左右就能加速到每秒数万公里，最终稳定在20%的光速。

　　按照这样的速度，只需要20年就能到达比邻星。

　　不过该计划前期所需资金达到了50多亿美元，而当时仅筹集了1亿美元，加上技术在实践方面尚处于起步阶段，最后随着霍金的去世该计划就暂停了。

　　这样的飞船在实践中还会有许多困难，比如有障碍物该如何规避？

　　光线在传播过程中的能量损耗也是巨大的，如何才能减少损耗？

　　以及当飞船处于深空没有光线的盲区时怎么和地球联络等等，其中任何一个问题都是目前难以解决的。

　　而NASA近日重启了该项目，他们计划研发一种衍射太阳帆，衍射太阳帆中会嵌入更加微小的光栅结构用以改变光线入射角度，从而改变光压最终的动力方向，来解决行进过程中规避障碍物的问题。目前在该研究上已经投入了200万美元。

　　除了美国之外，我国和日本等多个国家也在同时开展相关研究，日本于2010年发射了耗资3500万英镑的伊卡洛斯号，它的光帆展开后直径为14米，厚度仅为7.5微米，相当于头发丝的十分之一。

　　总的来看，目前所有太阳光帆的研究都还尚处于起步阶段，未来要解决的困难还有许多。不过只要脚踏实地的向前走，离目标就会慢慢近一些。

（编辑：ASP站长网）