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浩淼宇宙神秘莫测 太空想象与现实的交汇点
2011年11月22日 09:47:40  来源: 光明日报 【字号 留言打印关闭

    11月17日,神八飞船返回舱在内蒙古四子王旗着陆。这是从飞船返回舱舱门看到的场景。 新华社记者 李刚 摄

    图为11月15日美国纽约“地球之上”航天展中展出的航天飞机模型。新华社发(樊夏摄)

  神舟八号顺利返回,天宫一号则驻守太空,等待中国宇航员的到来——中国人又朝着自己的太空梦想迈出坚实的一步。其实,从开辟鸿蒙的那天起,人类就从未停止对太空的梦想。

  飞向太空 太阳帆飞船和核火箭

  太阳帆飞船

  激光推进的太阳帆可以以较低的费用在较短的时间飞到恒星。

  四百年前,开普勒就曾提出利用帆船探索星空的设想。他发现彗星尾部会受到某种微弱“太阳风”的吹拂,于是设想可以利用这种风来推进带帆的飞行器,就像海风推动帆船一样。尽管开普勒关于太阳风的解释后来被证实是错误的,但后世的科学家们由此受到启发,发现太阳光确实能施加足够的作用力来移动物体。

  太阳光的力量十分微弱,在地球轨道上,每平方公里表面接受的太阳光压才有4.55牛顿,也就是一个苹果的重量而已。虽然力量微弱,但太阳帆提供的推力贵在持久。只要有阳光照耀,它就可以一直工作,在太阳光的压力下缓慢加速,并通过调整帆面相对太阳的角度来控制速度及方向。日复一日,年复一年,太阳帆总有一天会达到惊人的高速度。

  假如有一艘帆面7万平方米的太阳帆飞船,飞船质量是500千克,那么它离开地球轨道时每秒的速度增加值是1毫米/秒。但日积月累,等到抵达火星轨道时,时间才过去284天。平均下来,这个速度比许多化学火箭还要快。

  太阳帆还可以作为恒星际探测器。因为成本低、飞行速度快,它是飞出太阳系、飞向恒星空间的首选航天器。这将用到边长1000米、面密度每平方米0.1克的帆面。此外,还需要建造一个强力激光器或微波源,跟踪照射飞船,为其提供辅助能量。激光器将位于绕地球轨道上,能发出比太阳光强六倍的光。但这样的激光也会发散,为了聚集能量,还需要在土星和海王星之间布置一个面积为得克萨斯州大小的巨型聚焦透镜汇聚这束激光。这样太阳帆飞船就可在太空以0.1倍光速飞行,在40年时间内即可到达距我们最近的半人马座阿尔法星。

  太阳帆飞船已不再是停留在蓝图上的构想,不少国家都在进行太阳帆飞船的实验。其中以日本2010年发射的“伊卡洛斯”号试验太阳帆最为成功。今年1月,完全依靠太阳能驱动的“伊卡洛斯”已成功完成全部实验项目,包括利用阳光实现加速和改变轨道等。“伊卡洛斯”有一面对角线长度20米的方形帆,由聚酰亚胺树脂材料制成,厚度仅0.0075毫米。它在飞行中将不断旋转,依靠离心力使帆保持张力。

  在未来的火星考察中,太阳帆可以作为定期往返于地球和火星之间的货船。如果月球上的资源得到充分利用,发自月球的激光就可以射向宇宙深处的那一叶孤帆。届时,人类就真正地向宇宙跨出了一大步。

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( 编辑: 何中然 ) 【字号 打印关闭
 
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