利用太阳光子射线作为“风”的太阳帆已不再是科幻小说的内容——事实上,行星学会的 LightSail 2 实际演示被评为《大众科学》2019 年 “年度最佳创新” 的 Grand Award Winner。虽然 无数项目 仍在探索 太阳帆在未来太空旅行中的潜力,但一项新研究表明,这项技术对于前往地球最近的行星邻居乃至更远地方的旅行具有多么大的潜力。
根据最近提交给期刊 《宇航学报》 的一篇论文,详细的计算机模拟显示,用气凝石制成的小巧、极轻的太阳帆可以在短短 26 天内 到达火星 — — 与传统火箭的估计时间 7 到 9 个月相比。与此同时,前往日球层顶(星际空间的边界线,太阳的磁力不再影响物体)的旅程可能需要 4.2 到 5.3 年。相比之下,旅行者 1 号 和 旅行者 2 号 探测器到达同一边界分别用了 35 年和 41 年。
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实现如此快速旅行的关键在于,1 千克的太阳帆上使用了 720 克气凝石——这是一种超轻材料,密度是大多数太阳帆设计中使用的麦拉材料的四分之一。这些模拟的主要限制在于,它们涉及的有效载荷重量极小,而对于主要的行星际和星际旅行来说,这种情况通常并非如此。
“太阳帆推进技术有潜力快速运送小型有效载荷(亚千克级)到太阳系各地,”马克斯·普朗克太阳系研究所的天体物理学家、该研究的合著者 René Heller 本月早些时候在接受 《今日宇宙》 采访时解释道。“与传统的化学推进方式相比,后者可以将数百吨的有效载荷送入近地轨道,并将其中很大一部分送往月球、火星及更远的地方,这听起来微不足道。但太阳帆技术的核心价值在于速度。”
另一个仍需解决的问题是到达目的地所需的减速方法。虽然气动减速(利用行星大气层来降低速度)是一个可能的选项,但研究人员承认,还需要进一步研究,以确定如何以最佳、最有效的方式让配备太阳帆的航天器真正 *停* 在其预定终点。无论如何,这项研究(可以说)为这种令人印象深刻的星际旅行方式又增添了动力。