這是星際旅行幻想的第一候選技術(shù)，它不需要燃料，而且比起“反物質(zhì)發(fā)動機”，“核爆推進器”等技術(shù)概念，它最接近人類現(xiàn)在的技術(shù)水平……

　　大年過罷頭一遭，星際旅行有望了！美國一個叫行星學(xué)會（The Planetary Society）的愛好者組織今年1月底宣布，將在5月首次試飛“LightSail”太陽帆飛船，它將在佛羅里達州的卡納維拉爾角，搭載宇宙神V型火箭升空。如果試飛成功，后續(xù)的同類型飛船將試著飛出太陽系。

　　即將迎接挑戰(zhàn)的LightSail，分A、B兩星。A星先上天實驗，主要是要測試姿態(tài)控制和通信，還談不上星際旅行。而2016年飛B星，就要試著走遠一點了。兩次任務(wù)成本為450萬美元。

　　試驗兩步走

　　先在大氣層里“試試水”

　　行星學(xué)會介紹說：長達四個星期的測試中，LightSail不會飛出大氣層，而是試著控制姿態(tài)，監(jiān)測太陽帆，將圖像傳回地面。

　　發(fā)射上去的太陽帆，是一個面包大小的衛(wèi)星。展開成4塊三角形薄膜，拼成一個正方形帆面。如果一切順利，LightSail將在幾天后試著打開，調(diào)整姿態(tài)，并且傳回數(shù)據(jù)。

　　行星學(xué)會說，第二次測試飛行定于2016年。飛船將會安裝于喬治亞理工學(xué)院研制的Prox-1衛(wèi)星中，通過SpaceX的獵鷹重型運載火箭發(fā)射進入距地面720公里的軌道上，在外太空飛翔。ProX-1衛(wèi)星將釋放出LightSail，還會停在附近監(jiān)視它。

　　理論支持

　　太陽光也是有壓力的

　　偉大的開普勒400年前就提過：單靠太陽光就能行走太空。而1870年代麥克斯韋的理論，指出了這種幻想的真實性。麥克斯韋預(yù)言：光也是有壓力的。

　　的確，雖然光子沒有質(zhì)量，但有動量，可以把它的動量傳遞出去。曬太陽的，就接受了太陽的壓迫，只是力度太小感覺不到罷了。麥克斯韋理論提出30年后，科學(xué)家果然測出了光壓。

　　俄羅斯的火箭先驅(qū)齊奧爾科夫斯，和他的同事桑德1921年提出“用照射到很薄的巨大反射鏡上的陽光獲得宇宙速度?！鄙５逻€說，太陽帆應(yīng)該是包在硬質(zhì)塑料上的超薄金屬帆。1950年代開始有大量文章討論太陽帆。1970年代，由于展開技術(shù)和薄膜制造進步，太陽帆開始實驗。上世紀九十年代，各國陸續(xù)完成了一些展開實驗。

　　太陽帆反射光子，反過來光子推動太陽帆。陽光越熾烈壓力越大，太陽附近，每平米接受的壓力，相當于3枚一元硬幣的重力，而到了陽光稀薄的太陽系邊緣，每平米的壓力就只有一根羽毛的重量了。

　　技術(shù)核心

　　又大又輕才走得動

　　展開的太陽帆，面料閃閃發(fā)亮，像錫箔。它其實是鍍上一層鋁的聚脂薄膜材料。

　　聚酯薄膜很尋常，但太陽帆薄得不尋常，只有100個原子厚。鏈、索、桿都是碳纖維復(fù)合材料。本身很輕，充氣后才能勃起，硬如鋼鐵。

　　揚起巨帆方能行大船。太陽帆也是越大越好。在劉宇艷等人撰寫的《可展開太陽帆技術(shù)概述》中說，如果太陽帆直徑300米，可以獲得340牛頓的壓力。讓0.5噸的航天器在200天飛抵火星。如果直徑2000米，就能把5噸重的航天器推出太陽系。

　　有一種說法是，太陽帆理論上最高速度是光速的2%，也就是每秒6000公里。不過，現(xiàn)在科學(xué)家能指望的是大型太陽帆航行達到60公里的秒速，也就是現(xiàn)在紀錄的4至6倍。如果成真，那么太陽帆將大踏步地飛向人馬座。

　　 必須具備完美反射面

　　太陽帆不光得輕，還得具備完美反射面，要比美人的臉蛋兒還光滑，讓光子一觸即彈。這可就難了。一個皺巴巴的包裹，展開成為堅固的完美鏡面，對制造技術(shù)要求很高。

　　展開是一個大麻煩?？茖W(xué)家想出一些好辦法，有人提出用折疊后的應(yīng)力自動展開，不用機械;有人提出充氣展開，被廣泛采納。姿態(tài)控制也很難，實踐中多用一塊小太陽帆去調(diào)整大帆的朝向。

　　激光器、透鏡增加光強

　　2002年的迪斯尼動畫片《星銀島》里，太空中就展開了一張張?zhí)柗?，就如同大航海時代的百舸競流。

　　在許多科幻小說里出現(xiàn)過的太陽帆，是星際旅行幻想的第一候選技術(shù)，因為它不需要燃料。而且比起“反物質(zhì)發(fā)動機”“核爆推進器”等技術(shù)概念，它最接近人類現(xiàn)在的技術(shù)水平。NASA有過設(shè)想，為了飛出太陽系，可以讓帆更輕、更大，并在太陽系的適當位置擺上激光器，還有透鏡，增加照到太陽帆上的光強。

　　值得一提的是，還有一種概念叫做“太陽風(fēng)”推進器，它跟太陽帆是兩回事。太陽風(fēng)推進器不停地電離氣體，制造出一個電磁球?qū)?，就像熱氣球一樣捕獲太陽風(fēng)——太陽拋出的每秒300千米的帶電粒子流，從而獲得動量?？茖W(xué)家認為這可以讓100公斤重的推進器，三個月內(nèi)秒速超50公里。

　　國際競賽

　　日本美國目前領(lǐng)先

　　除了LightSail，已經(jīng)有太陽帆飛行器升空了。這方面日本領(lǐng)先，它的太陽帆飛行器已經(jīng)飛過了金星。2010年5月，日本成功試飛IKAROS太陽飛船，它通過一面帆用太陽光壓力作為動力。目前，這艘飛船已經(jīng)飛過了金星，繼續(xù)向太陽飛去。

　　有趣的是，IKAROS飛船用太陽風(fēng)做動力，卻是“逆風(fēng)飛行”。其實帆船也可以在逆風(fēng)天“曲線前進”，只要帆和前進方向調(diào)整適宜。太陽帆能吹向太陽也是同樣的道理。

　　日本當時計劃在10年內(nèi)，再發(fā)射一艘太陽帆飛船，綜合太陽帆和離子推進，飛到木星去。

　　與IKAROS同期，美國宇航局也發(fā)射了“納米帆-D”衛(wèi)星，它在近地軌道成功展開一個小帆，但不能用于飛行。NASA還計劃了一項名為“Sunjammer”的太陽帆飛行器，原定于2015年發(fā)射。但在技術(shù)評審后，NASA無限期地延遲了這一項目。

　　美國政府和軍隊還提出一個太陽帆計劃，通過調(diào)整傾角，讓太陽帆飛船向太陽航行150萬公里，以監(jiān)視太陽磁暴。

　　除了提供動力，太陽帆的一個更現(xiàn)實的用處，是調(diào)整飛行器的姿態(tài)，好省一點燃料。

　　美國的宇航愛好者組織“行星學(xué)會”與俄羅斯合作，曾在2005年發(fā)射了“宇宙1號”，它也是LightSail的前身。它搭乘從巴倫支海的核潛艇上射出的火箭升空。本來“宇宙1號”應(yīng)該在展開成功后降落，但卻不知所終，分析認為是火箭分離故障讓它沒展開。

　　延伸閱讀

　　非盈利組織的雄心壯志

　　根據(jù)網(wǎng)絡(luò)上的介紹：“行星學(xué)會是一個受到廣泛支持的非政府、非盈利大規(guī)模機構(gòu)，主要是進行與天文學(xué)相關(guān)的研究。成立于1980年，成立者是布魯斯·穆雷、路易斯·弗里德曼、卡爾·薩根，并有來自125國的成員?！?/p>

　　在“The Planetary Society”的主頁上，醒目地寫著它們的口號：“你的此間是空間（Your Place is Space）”。之外，它們刊登各種太空科技博客文章、照片、視頻。

　　這個社團自稱，其宗旨是“鼓勵世界公民去推進空間科學(xué)和探索”。

　　目前行星學(xué)會已經(jīng)有超過一百萬的會員，誰都可以加入，不過在網(wǎng)上注冊成為普通會員，要交每年500美元的會費。盡管是民間組織，但行星學(xué)會也支持NASA。它們號召成員給美國國會寫信，增加NASA的預(yù)算，并且制止國會敲除NASA的幾個項目。

　　不論LightSail會不會像宇宙一號一樣出師未捷，行星學(xué)會成功籌款邁向太空已贏得全球贊譽。宇航事業(yè)是由興趣推動；在官辦的NASA效率受詬病時，就出現(xiàn)了SpaceX公司，讓人耳目一新；而目前“組織”大家登火星的，也是一家荷蘭公司。說不定第一個登上火星的人類將會是愛好者呢！高手在民間。