楊道康
太陽帆是什么帆?是不是像大海上的帆船一樣靠風(fēng)來航行呢?其實,太陽帆就是一種在太空飛行的航天器,即在飛船四周裝上像風(fēng)帆一樣的帆板,靠太陽提供動力在太空飛行。大家知道,宇宙飛船上天需要攜帶足夠的燃料,因為不管是遙遠的星際旅行還是航天器進行軌道調(diào)整,都需要消耗大量燃料。但飛船的空間是有限的,燃料帶多了,可供研究用的儀器就不能帶太多。如果用太陽帆——這種未來最神奇的宇宙飛船,那就根本不需要攜帶燃料,只要有太陽就行了。因為,它的動力來源就是太陽。
太陽帆一定是靠太陽風(fēng)“吹”著跑吧?如果這樣想可就錯了。太陽帆的動力來源是太陽光而不是太陽風(fēng)。太陽風(fēng)是從太陽大氣最外層的日冕向空間持續(xù)拋射出來的物質(zhì)粒子流,這些粒子流的移動速度可比太陽光慢多了,因此根本吹不動太陽帆。
而太陽光是由一個個細小的被稱為光子的能量團組成的,光子盡管沒有質(zhì)量,卻有動量。這些光子撞在太陽帆上時,一部分被吸收,另一部分則像乒乓球一樣反彈回去,同時給太陽帆一個反作用力,靠著這個反作用力,太陽帆就可以飛行啦。
不過,太陽光的推力很小。在地球上,太陽光對每平方米面積造成的推力就像一枚1分硬幣放在你手中的重量。但是,如果在太空中,太陽帆的面積很大,情形就不一樣了。面積巨大的太陽帆在光的推力作用下,會一點點加速,一個月、兩個月、三個月……用不了多久,飛船就會被加速到每小時24萬千米的速度,也就是說,每秒鐘能跑66.7千米,這樣就能在200天內(nèi)把500千克的宇宙飛船送上火星。如果把太陽帆的直徑增加到2000米,它就能將5噸重的飛船送出太陽系。而且,由于太陽光子具有源源不斷、方向固定等特點,借助太陽帆為動力的航天器無須攜帶任何燃料,在太陽光子的撞擊下,航天器的飛行速度會不斷增加,并最終飛抵離地球非常遙遠的天體。“無燃料之負擔(dān)”正是太陽帆的最大優(yōu)點,在遠距離的太空旅行中使用太陽帆比使用傳統(tǒng)的火箭推進器更勝一籌。
專家們預(yù)測,未來的某一天,太陽帆飛船將踏上飛往另一顆恒星的旅程。這將需要邊長1000米、密度每平方米0.1克的太陽帆;除此之外還需要一個強力激光器或微波源,為飛船提供輔助能量。這樣飛船即可在太空以1/10光速的速度飛行,在40年時間內(nèi)即可到達距我們最近的阿爾法半人馬座恒星。
乘著太陽帆去遠航,你準備好了嗎?