扬起“太阳帆”遨游星空 “光帆”航天器进入太空测试

<p>　　[导读] 美国东部时间5月20日,与X-37B空天飞机一起升空的还有美国行星协会革命性的“光帆(LightSail)”太阳帆航天器。</p><p>　　扬起“太阳帆”遨游星空</p><p>　　——“光帆”航天器进入太空测试</p><p>　　■今日视点</p><p>　　本报记者 刘 霞</p><p>　　美国东部时间5月20日，与X-37B空天飞机一起升空的还有美国行星协会革命性的“光帆（LightSail）”太阳帆航天器。入轨后，它将展开巨大的太阳帆，对太阳的推力效果进行测试。如果测试成功，最新太阳帆技术可能标志着航空推进领域的一个重大突破，将使航天器能以更低的成本探测更遥远的地方，例如月球和火星等，甚至进行星际旅行。</p><p>　　大鹏一日同风起</p><p>　　太阳帆是一种没有发动机、以太阳光作动力的航天器。传统航天器是由其内部能量燃烧所产生的冲力来推动的，而太阳帆则由其巨大的、像镜子一样的帆反射的光子来推动。</p><p>　　太阳帆技术并非非常先进的理论，在一个世纪前就有科学家提出了相关理论。40年前科学家卡尔·萨根将该理论用于构想太阳帆航天器，利用太阳风来驱动飞船前进。当太阳帆展开时，来自太阳的光子会推动太阳帆，让其前进，与地球上的风帆被风推向前如出一辙。这个推力本身非常小，但因为太阳产生的推力持续不断，而航天器也不会受到空气的阻力或摩擦力影响，会一直加速前进，最终可能会达到光速。</p><p>　　从理论上看，太阳帆飞船能够航行至更加遥远的宇宙空间。毕竟这款航天器需要的只是光压，只要有恒星的地方就能够产生光压。一个行星际太阳帆不出5年就能到达冥王星。相比较而言，美国探测冥王星的“新地平线”探测器使用化学推进及从木星那里得到的引力辅助，计划要用9年时间才能到达目的地。很多专家表示，太阳帆航天器是推动实现飞往另一星系的第一代星际飞行任务最有可能的“候选者”。</p><p>　　这款“光帆”航天器是一艘由3个“立方体卫星（CubeSats）”组成的小型航天器，这种立方体卫星重约10公斤、高30厘米、宽10厘米，跟一块面包差不多大小，其发射成本更加低廉。</p><p>　　“光帆”航天器入轨后，将展开4个巨大的太阳帆。这些太阳帆的展开面积为32平方米，由一种反光效果很好的材料“聚酯薄膜”制成。这些太阳帆将完全“沐浴”在太阳光中，每一个轻子或光子都会给予其一点微小的动力，加在一起后，这些很小的动力便能在无需沉重且昂贵的化学推进剂的情况下使太空飞船前进。</p><p>　　长江后浪推前浪</p><p>　　“光帆”并非第一款测试“太阳帆”这种创新性推动技术的航天器，只不过长江后浪推前浪，前浪已死在沙滩上。</p><p>　　比较著名的有日本宇航开发机构发射的伊卡鲁斯（IKAROS）探测器，这是人类制造的第一个真正意义上的太阳帆飞船。2010年6月份，伊卡鲁斯飞船成功发射升空，它的太阳帆展开面积约为185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。</p><p>　　2011年1月，美国国家航空航天局（NASA）也对NanoSail-D2太阳帆飞行器进行了测试，其太阳帆展开面积约为10平方米，这个航天器按计划于2011年12月份烧毁。</p><p>　　在此次特殊的飞行任务中，“光帆”会置于比较低的轨道，因此无法逃脱地球的引力，最终它将返回地球并在大气中燃烧殆尽。</p><p>　　尽管如此，光帆的此次太空旅行仍是一个关键的测试，可以证明基本技术是可行的，尤其是对于操控诸如立方体卫星的轻量级、低成本太空飞船而言。</p><p>　　除此之外，此次测试也证明太阳帆能在太空中被正确地打开，因为在以前的太阳帆测试实验中，比如2010年NASA测试NanoSail-D2时，太阳帆都没有正确地展开。光帆上搭载的照相机将捕捉这一历史性时刻。</p><p>　　如果一切按计划进行，第二款光帆航天器将于明年，由SpaceX功能强大的重型猎鹰（Falcon Heavy）火箭发射升空，这个航天器将被置于距离地面更远的轨道（720公里），这足以让其逃脱地球的“魔爪”，利用来自太阳的推力在太阳系内旅行。</p><p>　　静若处子动若脱兔</p><p>　　除了能以更低的成本进入宇宙深空进行探索之外，太阳帆技术的第二个应用实际上与移动无关，而是让航天器保持稳定。</p><p>　　使用太阳帆的航天器可以置于地球和太阳之间的一个轨道。由于太阳对其的推力，它能停留在此，而不会堕入太阳的“深渊”。因此，此类航天器可以被用来对太阳、地球等进行详细地观察，或者跟踪地球附近的小行星。</p><p>　　行星协会的成员、天体物理学家奈尔·德葛拉司·泰森说：“从原理上来说，使用太阳帆，你能前往非常遥远的地方，而且，耗费的时间相对来说也更少。”</p><br />