在太空中扬帆
2017-09-01 09:04:16    《中国少年报》 人参与 0评论

  最近,美国一个叫作行星学会的组织首次试飞了“光帆号”太阳帆航天器。这个航天器的外形看起来怪怪的,像是一把撑开的伞,更像是一张帆。什么是太阳帆?它怎么在太空里航行?

阳光提供动力
  你一定知道15世纪地理大发现时期,欧洲的航海家们扬帆远航,借助风力驶向传说中的大陆,麦哲伦船队更是凭借帆船完成了环球航行的伟大创举。21世纪的科学家们发现,未来的星际航行恐怕还要借助“帆”这种古老的工具,只不过驱动它们的不是气流,而是太阳光。于是,一种新型飞行器——太阳帆航天器(简称太阳帆)诞生了。
  太阳帆通常是由大面积的帆膜和伸展臂组成,帆膜相当于帆船的帆,而伸展臂相当
于帆船的桅杆。要理解太阳帆是怎么从太阳那里借力的,我们先了解光子这个概念。光是由光子构成的,当光子撞击到光滑的平面上时,会像撞到墙上的乒乓球一样反弹回来,并给撞击物体以相应的作用力。所以,太阳光子撞击帆膜后产生的作用力——太阳光压力,会推动太阳帆前进,这就相当于风吹动帆船前进一样。
 
扬帆远航
  太阳帆在太阳光压力作用下,会不断地加速,理论上最高速度是光速的2%,这个速度可以脱离地球引力,飞离太阳系。太阳帆以太阳光为动力,无须携带推进剂,持续的
加速能力和“永不枯竭”的能量来源,决定了太阳帆非常适用于深空探测。
  太阳帆能利用太阳光进行加速、减速,还可以通过调整角度改变航向。美国航空航天局设想,为了飞出太阳系,可以让帆更轻、更大,并在太阳系的适当位置摆上激光器
和透镜,增加照到太阳帆上的光照强度。
  谁能想到,“帆”这一古老的工具,又一次承载了人类远航的梦想。相信未来某一天,太空将会流动着像太平洋上一样庞大的帆船舰队。
中科院国家空间科学中心
钱航 博士

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