说到星际旅行,肯定又有人提起超光速飞行、曲率引擎、反重力飞行器,可是以地球目前的科技水平,连可控核聚变火箭发动机都做不出来,整这些概念未免太玄幻了。不过,也不用灰心,我们还真有一种靠谱的星际旅行方式,那就是太阳帆,即利用太阳的辐射压作为太空飞船前进的动力,就像几百年前哥伦布乘坐风帆战舰发现新大陆一样,去探测整个太阳系。 太阳帆是目前人类最靠谱的星际旅行方式 而世界上第一个成功在行星际空间运行的太阳帆,也是目前唯一一个以太阳帆进行星际航行的航天器,竟然是日本在2010年5月20日发射的伊卡洛斯号。当时,它与拂晓号金星探测器和其他四颗小卫星一起,乘坐H2A运载火箭从种子岛升空,向金星方向飞去。伊卡洛斯号的设计寿命只有半年,但至今仍在工作当中,已运行近11年半。 伊卡洛斯号实景图 该太阳帆由日本宇宙航空研究开发机构开发,属于一种技术验证太空飞行器,其主要目的有四个:一是使用和控制大面积的薄膜式太阳帆;二是量测太阳帆上辐射压产生的加速度;三是以可变反射率的液晶板控制航行姿势,即航向控制;第四则是嵌入太阳帆的薄膜式太阳电池是否可启动酬载仪器。与此同时,也能探测行星际空间的伽玛射线暴、太阳风和宇宙尘等。 伊卡洛斯号模型 伊卡洛斯号的质量虽然只有315千克,但展开太阳帆之后,对角线的长度有20米,面积接近40个平方,下一步日本还准备发射一个50米直径尺度的太阳帆。而对于伊卡洛斯号的具体测试结果,比如在不同轨道上的辐射压产生的加速度到底是多少,日本一直对其高度保密。 伊卡洛斯号想象图 不过,伊卡洛斯号虽然是唯一的在行星际空间运行的太阳帆,但并非唯一的太阳帆,2019年8月31日,我国利用快舟一号运载火箭成功发射了天帆一号太阳帆技术验证飞行器,并在同年12月进行了验证测试。和伊卡洛斯号不同的是,咱们的天帆一号更偏重于实际工程应用,第一次试验就搭载长沙天仪研究院潇湘一号07卫星,在轨成功验证了多项太阳帆关键技术,比如机构寿命、材料特性和轨道高度等,并且验证其离轨能力并探究其在空间碎片减缓中的潜在应用。 天帆一号展开过程 天帆一号是与潇湘一号07卫星结合在一起的 另外,在2015年,行星协会发射的光帆一号和2019年发射的光帆二号也是这方面的佼佼者。特别是光帆二号,太阳帆展开之后面积达32平方米,与伊卡洛斯号基本处于同一量级。它于2019年6月25日搭乘SpaceX的猎鹰重型火箭升空之后,进入地球轨道,并在一个多月后的7月31日,首次利用太阳的辐射压,成功进行了变轨。 光帆一号 光帆二号 在太空中展开后的光帆二号 光帆二号和地球合影 不过,太阳帆也有它的局限性,它和太阳能发电板一样,不能离开太阳光的照射,这意味着它不可能突破太阳系,进入更远的深空。另外,从太阳辐射压中获得的推力非常小,航天器需要非常大的帆,并且加速过程极其缓慢,但一旦开始工作,其获得的加速度会源源不断,最终积累下来也非常可观。 光帆飞船真的靠谱吗?