这种帆能让飞船加速到光速的20%,甚至能将地球带离太阳系

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这种帆能让飞船加速到光速的20%,甚至能将地球带离太阳系

趣味探索讯 尽管地球人类仅为浩瀚宇宙中的一粒尘埃,然而离开地球,冲出太阳系仍然是科学家们的梦想和使命。最近来自加州理工学院的科研团队正在研制一款能让飞船达到光速20%的推进系统,一种以巨大光帆作为动力的轻型帆船,能遨游于天地之间。

2016年,由著名投资人尤里-米尔纳资助,并由斯蒂芬-霍金等人牵头启动了一项脑洞大开的太空计划,该计划被命名为Starshot计划。旨在用特种材料做成一个巨大的光帆,然后以光子碰撞能产生恒定动力原理一直对飞船进行加速,最终使其达到光速20%,让载有人类飞船只需要21年,就能到达距离地球只有4.24光年的恒星系半人马座阿尔法星。研究人员还称:只需一张理想中足够大的光帆,甚至能把地球带离太阳系。

很多人认为这是一项难以置信的太空计划,可能是一场无法实现的阴谋。然而事实上并非如此,制造太阳帆船在世界历史上是有据可循的。早在2010年来自日本宇宙航空研究中心就成功地发射了一艘耗资3500万英镑的飞船,一艘以风筝形太阳帆反弹太阳粒子作为动力的太阳帆飞船。被命名为:“伊卡洛斯”号飞船。尽管该飞船上太阳帆面积只有14平米,受到约0.2克的恒定推力,但是在经过半年加速,飞船最终速度为100米每秒。“伊卡洛斯”号太阳帆由柔软富有弹性,厚度还不及人一根头发的聚酰亚胺树脂制成。

所以Starshot计划具备借鉴经验,来自加州理工学院的加研究人员称,石墨烯是目前我们发现最强的材料之一,能做成一张10平方米重量不到1克的超级光帆,这将是一种厚度不超过100个原子的透明帆。光帆之所以能产生动力,因为每一个光子都携带了动量,当光子在碰撞光帆反射面时能把动量传递给轻帆。当光帆受光线长时间照射,在没有阻力的太空中就可以一直加速下去,最终达到极高速度。

不过目前还存在一个需要攻克的难题,光帆材料的散热问题。从技术层面讲,理想中高反射率材料不会造成太多热量,所就不用担心散热问题。事实上当飞船达到20%光速,光帆会吸收大量光子,同时也吸收了大量光子中的热量,过高的温度将会破坏飞船光帆。

尽管前途一片渺茫,不过20年的Starshot计划现在才进行两年,科学家们有充足时间来应对遇到的各种难题,真的期望能快点研制成功。

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