互动科普

利用太阳光航行

一项低成本的空间飞行计划将要发射第一副太阳帆

Mark Alpert

嗨！想廉价发射宇宙飞船吗？你所需要的只是一群太空事业的热心人、几百万美元和一枚俄罗斯的弹道导弹。总部设在加利福尼亚州帕萨迪纳、致力于太空探索的非营利性组织美国行星学会将采用这种廉价的方法来进行第一次利用太阳帆作太空航行的实验，而所谓“利用太阳帆航行”，就是利用太阳光的动力来推动宇宙飞船。

拥有10多万名付费会员的美国行星学会已同莫斯科城外的巴巴金（Babakin）空间中心签约，为其建造和发射一艘宇宙飞船。在此之前，俄罗斯的科学家们提出了一个想法，用一枚称为“沃尔纳”（the Volna）的潜射洲际弹道导弹将这艘飞船推入轨道。

宇宙工作室公司（Cosmos Studios，由卡尔·萨根的遗孀Ann Druyan创办）出资400万美元研制“宇宙1号”——一艘重40千克的宇宙飞船，它装有8块三角形超薄聚酯薄膜板。一旦这艘飞船进入轨道，它就会展开这8块聚酯薄膜板，从而构成一副30米宽并将转向太阳的太阳帆。如果一切顺利的话，来自太阳光子的持续压力将缓慢地把“宇宙1号”推到一个更高的轨道。虽然该项计划的目标是用太阳帆推动这艘飞船航行1个星期，但可以相信的是，它有可能靠太阳光持续航行数月之久。

然而，迄今为止，“宇宙l号”的进展一点也不顺利。今年4月，在地面试验过程中发生的一起短路事故使得该飞船的一些元件和电缆受损，亚轨道试验飞行及轨道飞行的日程不得不重新安排——现在计划将两项飞行的时间推迟到今年年末或者2002年年初。试验飞行和轨道飞行的潜射地点都将安排在俄罗斯的摩尔曼斯克港北方的巴伦支海。宇宙工作室公司将利用来自两次飞行过程的图像，制作一部关于这次飞行的历时2小时的纪录片，影片将于明年由A&E电视网络公司播出。“令人惊异的是，像我们这样一家小公司竟然能为这样一个重要项目出资，”Druyan说，“我感到，我就像在给莱特兄弟的自行车行提供资金一样。”

与传统的推进系统相比，太阳帆的巨大优势在于，它不需要携载大量的火箭燃料。事实上，美国国家航空航天局眼下正在研究利用太阳帆推进“星际探溯器”，这艘飞船暂定于2010年发射。巨大的太阳帆有可能使该探测器的速度加快到90千米／秒，使之能在短短的数年里飞到太阳系以外很远的地方。“宇宙1号”有可能为这类尝试提供宝贵经验。Friedman说： “我希望，这将成为某种壮举的开端。”

利用太阳帆作空间飞行的要素

帆越大，推力越大。在地球的轨道内，太阳光的压力产生的最大推力仅为9×10^-6牛顿/㎡，大约相当于一只纸架重量的1/1000。正是由于这一点，美国国家航空航天局打算为星际探测器建造一副400米宽的太阳帆，这样，该探测器的航行速度就能够比任何由火箭推动的飞船快5倍。当探测器环绕太阳飞行时，导航仪将通过调整太阳帆的角度来改变探测器的航向。使太阳帆偏离阳光约35度角，将使探测器盘旋行进到太阳系内最远处乃至太阳系以外的地方。

 【陈兴芜／译 徐彬／校】