即将启航的“太阳光帆”.pdf

曼就职于美国航天局喷气推进实验室，当时他就提出 发射一枚以太阳光帆为推进器的航天器去会合将于 1986年靠近地球的哈雷彗星的建议，那时设计的太 阳光帆达6O万平方米，其面积之大令人难以置信，技 术上也难以实现 此后，弗里德曼与他人一起组建了美国行星协 会，并与俄罗斯航天科学家们建立了合作伙伴关系， 他们共同工作，立志要把人类的第一艘太阳帆飞船送 上太空2001年7月20日，发射的时刻终于来临，人 类的首个太阳光帆飞船“宇宙一号”从一艘俄罗斯核 潜艇上发射升空，然而发射很快失败，飞船未能和火 箭分离，最后折翼人海不久，弗里德曼他们又重新建 造新的光帆，名字仍为“宇宙一号”，2005年6月22 日，新建成的“宇宙一号”再次发射，而这一次，它同样 没有按照人们的意愿成功地进入预定轨道，由于运载 火箭发动机出现故障，这艘新型飞船在升空不久即与 地面失去联系 “宇宙一号”发射失败后，太阳光帆的研究并没有 停止，世界各地的科学家都仍不断地致力于太阳光帆 的研究和实验，包括欧洲空间局、美国航天局和日本 空间局等 但是，自2005年“宇宙一号”发射失败后，至今还 没有新的太阳光帆飞船进入太空轨道上运行。

光子的神奇力量 在执行太空任务的过程中，航天器飞临目的地往 往要耗费漫长的时间，而抵达目的地后的考察活动则 并不像长途跋涉那样耗费时日，例如“旅行者号”探测 器就花了几年时间才抵达土星，而在土星系统里的考 察活动却只用了几天时间，所以速度是太空旅行的一 个关键问题自1926年罗伯特·戈达德发射了第一枚 液体化学燃料火箭以来，太空任务主要依赖化学燃 料，但“化学火箭的问题就是太慢，它们一开始便燃尽 了绝大多数燃料，而后面的路程只得依靠滑行为了 节省燃料和提升航天器的速度，科学家为此巧妙地设 计了航天器的运行轨道，让航天器在行星引力的帮助 下奔向目的地 化学火箭的另一个突出问题是它的燃料效率太 低根据美国约翰逊太空中心的太空发射分析专家布 雷特·G·德雷克(BretG·Drake)分析，用现在的化学火 箭推进技术，假若将6名宇航员送上火星，选择最节 省燃料的线路，人们需要将1000吨重的物体发射出 去，而这其中的90％将是燃料，这就好比你开车从纽 约 然 动 压 科 能 据 [±] 处 以 续 星 现 cElN■—■ 警 学 墨袋 日掉的汽油竟 冒 依靠燃料发 圈 日光产生的光 - 空旅行，所以 _ 日光帆很有可 _ o )3平方米，根 ■ ，不过在太空 l 亍中的航天器 _ 的推力就可 l 一 口速会一直持 疆 ‘上说，一个行 辫 要能大大超过 号”。

l 技 术 解 ≥型的小型太 剖 阳光帆，体积比“宇宙一号”要小得多，重量只相当于 “宇宙一号”的二十分之一它由三个“立方体卫星” (CubeSat)结构组成，一个携带电子装置和控制模板， 包括监视帆面的摄像机、一个无线电收发系统和一台 控制太空船和帆面的电脑，还有测量光压的装置和全 球定位系统，它们合在一起能有效地控制“光帆一号” 的飞行另外两个携带太阳光帆组件，它们将负责展 开一个边长为5．5米、厚度仅为4．6微米的以聚酯薄 膜为材料的太阳光帆，整艘飞船的重量大约为4．5千 克 “光帆一号”将在距地面800千米的轨道上飞行， 一旦科学家确定它获得了加速度并认定其能量来自 于太阳的光压后，此次实验便被视为成功但此次飞 行仅是太阳光帆系列飞行的一部分，科学家将在“光 帆一号”飞行成功后发射“光帆二号”和“光帆三号”， 它们的飞行时间和有效载荷将逐步增加，从而获得更 多的在轨信息 科学家认为，尽管目前太阳光帆还无法完成远距 离星际旅行的任务，但在不远的将来，它将成为研究 和监测太阳活动的理想工具 根据预测，未来的太阳光帆可以达到比现在工作 于拉格朗日点上的太阳探测器更接近太阳2～3倍距 离的地方，这意味着它能大大提前针对于太阳活动的 预警时间，这是其他种类的探测器难以做到的。

太阳 光帆将成为人类监测太阳活动的好帮手 科学24小时2010年第4期 。