【簡(jiǎn)介：】近年來，隨著微電子和材料科學(xué)的飛速發(fā)展，一直探索更快、更好、更便宜的空間飛行方式的美國(guó)宇航部門，重將目光投向了太陽帆計(jì)劃。


美國(guó)航空航天局的科學(xué)家們稱，第一艘飛往太

近年來，隨著微電子和材料科學(xué)的飛速發(fā)展，一直探索更快、更好、更便宜的空間飛行方式的美國(guó)宇航部門，重將目光投向了太陽帆計(jì)劃。

美國(guó)航空航天局的科學(xué)家們稱，第一艘飛往太陽系邊緣的光帆航天器可在10年內(nèi)發(fā)射。 目前，美國(guó)國(guó)家海洋與大氣管理局和美國(guó)空軍已提出建造用于監(jiān)視太陽表面活動(dòng)的太陽帆計(jì)劃，它將用傳統(tǒng)的火箭將帆飛船送到距地球150萬公里的地方，在此，太陽的引力與地球的引力相互平衡。到達(dá)此處之后，航天器展開一個(gè)直徑70米的較小的帆，通過精心選擇傾角，展開的帆即可提供所需的能量，使飛船向太陽方向繼續(xù)飛行150萬公里，并與地球保持同步。從這一有利地點(diǎn)，它就能監(jiān)視干擾衛(wèi)星和破壞地面電網(wǎng)的太陽磁暴，在磁暴襲擊地球前2小時(shí)發(fā)出警報(bào)，這一時(shí)間幾乎比目前的預(yù)警時(shí)間長(zhǎng)了一倍。 除此之外，太陽帆計(jì)劃還包括發(fā)射在高緯度繞地球飛行的商業(yè)衛(wèi)星和一項(xiàng)飛向水星的計(jì)劃。承擔(dān)這種任務(wù)的帆要求面積更大，密度更低。

專家們認(rèn)為，利用一個(gè)邊長(zhǎng)100米、密度為每平米10克的帆提供動(dòng)力，即可到達(dá)水星，而且速度比用火箭推進(jìn)更快。 科學(xué)家認(rèn)為，如果開發(fā)出邊長(zhǎng)200米、密度為每平米1至5克的帆，許多遠(yuǎn)距離探測(cè)將成為可能。如果帆的密度降到每平米1．5克，陽光在帆上產(chǎn)生的推力即可與太陽的引力相平衡。當(dāng)航天器到達(dá)太陽極地上方時(shí)，即可長(zhǎng)久地在此觀察太陽的活動(dòng)，這是迄今為止人類航天器從未到達(dá)的地點(diǎn)。如果將多個(gè)位于不同高度的航天器拍攝的太陽圖像組合起來，就可以獲得太陽的立體圖形。 向太陽系外側(cè)飛行的主要目標(biāo)是土星。到達(dá)籠罩著一層甲烷的土衛(wèi)六的帆航天器有類似的設(shè)計(jì)要求，科學(xué)家解釋說，它到達(dá)那里要比火箭推進(jìn)的探測(cè)器所用的時(shí)間少得多。 如同傳統(tǒng)的飛船可以借助行星的引力改變航向并加速一樣，帆飛船也可以借助太陽的引力改變航向并通過太陽輻射的推力獲得加速。被加速的飛船靠近木星軌道后，太陽的輻射將變得很弱，飛船靠自身的動(dòng)量繼續(xù)向太陽系外側(cè)飛行。依靠少量的化學(xué)推力，它們或許會(huì)降落在一些有趣的地點(diǎn)，如人們一直懷疑有一個(gè)海洋的土衛(wèi)二上面等。

太陽帆的另一項(xiàng)任務(wù)是作為星際探測(cè)器，它將首次飛出太陽系，到達(dá)離太陽200個(gè)天文單位的地方（一個(gè)天文單位為地球到太陽的距離）。如要飛向更遠(yuǎn)的星際空間，就要穿過一個(gè)特殊地帶。按照愛因斯坦的理論，每一個(gè)質(zhì)量巨大的物體都可以成為一個(gè)引力透鏡，使其后面的發(fā)光體發(fā)出的光線發(fā)生彎曲。在距太陽550個(gè)天文單位的距離，太陽的引力可使從遙遠(yuǎn)恒星發(fā)出的光匯聚并放大，如果將一個(gè)帆動(dòng)力望遠(yuǎn)鏡放在這一位置，就可以前所未有的清晰度看到遙遠(yuǎn)的物體，如圍繞銀河系中心運(yùn)行的恒星。

帆航天器的最后一項(xiàng)任務(wù)是星際旅行。宇航專家們預(yù)測(cè)，未來的某一天，帆飛船將踏上飛往另一顆恒星的旅程。這將需要邊長(zhǎng)1000米、密度每平米0．1克的帆。此外，還需要建造一個(gè)強(qiáng)力激光器或微波源，為飛船提供輔助能量。飛船將依靠繞地球軌道運(yùn)行的、比太陽光強(qiáng)6倍的強(qiáng)力激光器和一個(gè)置于土星和海王星間的面積為得克薩斯州大小的巨型聚焦透鏡提供能量。這樣飛船即可在太空以1／10光速的速度飛行，在40年時(shí)間內(nèi)即可到達(dá)距我們最近的阿爾法半人馬座恒星。 目前對(duì)我們來說，制造這樣的激光器是困難的，制造這樣的透鏡也是艱巨的，但這并不意味著30年、40年或50年后仍是如此。到達(dá)阿爾法半人馬座后，飛船將繼續(xù)飛行，但那時(shí)候，為其提供動(dòng)力的光就已經(jīng)是來自另一顆恒星了。