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從理想到現(xiàn)實(shí),從2006年到2013年,芬蘭人成功了。不需要燃料和推進(jìn)器,清潔高效,物美價(jià)廉……電帆的確非常給力;不僅如此,這件“神器”還將遠(yuǎn)遠(yuǎn)提高我們所能想象的人造設(shè)備的速度極限。電帆的出現(xiàn)將為人類的太空之旅帶來(lái)一場(chǎng)“革命”。今明兩年的后續(xù)檢測(cè),吸引著我們的眼球。如果一切順利,人們利用太陽(yáng)風(fēng)來(lái)推進(jìn)衛(wèi)星航天器的夢(mèng)想即將成真。
芬蘭昆普拉空間中心研究人員派卡·揚(yáng)胡寧博士在2006年首次提出一種新型宇航動(dòng)力系統(tǒng),其被稱為“電動(dòng)太陽(yáng)風(fēng)帆”,原理為利用太陽(yáng)風(fēng)產(chǎn)生電力,從而推動(dòng)航天器前進(jìn)。如今,芬蘭赫爾辛基大學(xué)電子研究實(shí)驗(yàn)室利用超聲波焊接技術(shù),成功造出了一條長(zhǎng)1公里的“電動(dòng)太陽(yáng)風(fēng)帆”纜繩。
一整張電帆由50根到100根細(xì)長(zhǎng)的導(dǎo)電金屬絲構(gòu)成,每根約25微米至50微米粗細(xì),長(zhǎng)20公里。此外,航天器上還要有一個(gè)太陽(yáng)能電子槍(功率約幾百瓦),以保持自身和電纜帶高壓正電(通常為20千伏),其電場(chǎng)會(huì)伸入周圍太陽(yáng)風(fēng)等離子內(nèi)約100米,太陽(yáng)風(fēng)中的帶電粒子一進(jìn)入電場(chǎng)就會(huì)受到巨大撞擊,由此產(chǎn)生的相互作用將太陽(yáng)風(fēng)的動(dòng)量傳遞給航天器。相互作用產(chǎn)生的推力是巨大的,而且?guī)缀醪粨p耗推力,基本能無(wú)限地運(yùn)動(dòng)下去。
而要把這么細(xì)的金屬線焊在一起是不可能的。此項(xiàng)研究負(fù)責(zé)人、赫爾辛基大學(xué)物理系的愛(ài)德華·海格斯托姆說(shuō),他們?cè)谑澜缟下氏扔贸暡ê附蛹夹g(shù)將鋁絲連在一起,造出了這種電纜。
電纜生產(chǎn)是全自動(dòng)化的,由計(jì)算機(jī)控制。目前的生產(chǎn)速度是每小時(shí)大約3米,通過(guò)光學(xué)實(shí)時(shí)檢測(cè),檢查每個(gè)連接點(diǎn)以保證質(zhì)量。將來(lái)生產(chǎn)速度還會(huì)提高,并在生產(chǎn)過(guò)程中確保質(zhì)量。由于地心引力作用,電纜在太空中會(huì)被拉直,由此整張電帆產(chǎn)生的拉力只有5克,而赫爾辛基大學(xué)制造的電纜,線—線焊接點(diǎn)能承受10克的拉力。
這些電纜將很快在太空中見(jiàn)到效果。首先使用它的是愛(ài)沙尼亞的小型衛(wèi)星ESTCube-1,這顆衛(wèi)星將于3月發(fā)射,使用纜長(zhǎng)15米的電帆,研究人員將對(duì)其推動(dòng)力進(jìn)行檢測(cè)。這是一個(gè)突破性進(jìn)展,迄今還沒(méi)人對(duì)理論預(yù)測(cè)的電帆推動(dòng)力進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢測(cè)。