■今日視點(diǎn)

　　本報(bào)記者 劉 霞

　　美國東部時(shí)間5月20日，與X-37B空天飛機(jī)一起升空的還有美國行星協(xié)會革命性的“光帆（LightSail）”太陽帆航天器。入軌后，它將展開巨大的太陽帆，對太陽的推力效果進(jìn)行測試。如果測試成功，最新太陽帆技術(shù)可能標(biāo)志著航空推進(jìn)領(lǐng)域的一個重大突破，將使航天器能以更低的成本探測更遙遠(yuǎn)的地方，例如月球和火星等，甚至進(jìn)行星際旅行。

　　大鵬一日同風(fēng)起

　　太陽帆是一種沒有發(fā)動機(jī)、以太陽光作動力的航天器。傳統(tǒng)航天器是由其內(nèi)部能量燃燒所產(chǎn)生的沖力來推動的，而太陽帆則由其巨大的、像鏡子一樣的帆反射的光子來推動。

　　太陽帆技術(shù)并非非常先進(jìn)的理論，在一個世紀(jì)前就有科學(xué)家提出了相關(guān)理論。40年前科學(xué)家卡爾·薩根將該理論用于構(gòu)想太陽帆航天器，利用太陽風(fēng)來驅(qū)動飛船前進(jìn)。當(dāng)太陽帆展開時(shí)，來自太陽的光子會推動太陽帆，讓其前進(jìn)，與地球上的風(fēng)帆被風(fēng)推向前如出一轍。這個推力本身非常小，但因?yàn)樘柈a(chǎn)生的推力持續(xù)不斷，而航天器也不會受到空氣的阻力或摩擦力影響，會一直加速前進(jìn)，最終可能會達(dá)到光速。

　　從理論上看，太陽帆飛船能夠航行至更加遙遠(yuǎn)的宇宙空間。畢竟這款航天器需要的只是光壓，只要有恒星的地方就能夠產(chǎn)生光壓。一個行星際太陽帆不出5年就能到達(dá)冥王星。相比較而言，美國探測冥王星的“新地平線”探測器使用化學(xué)推進(jìn)及從木星那里得到的引力輔助，計(jì)劃要用9年時(shí)間才能到達(dá)目的地。很多專家表示，太陽帆航天器是推動實(shí)現(xiàn)飛往另一星系的第一代星際飛行任務(wù)最有可能的“候選者”。

　　這款“光帆”航天器是一艘由3個“立方體衛(wèi)星（CubeSats）”組成的小型航天器，這種立方體衛(wèi)星重約10公斤、高30厘米、寬10厘米，跟一塊面包差不多大小，其發(fā)射成本更加低廉。

　　“光帆”航天器入軌后，將展開4個巨大的太陽帆。這些太陽帆的展開面積為32平方米，由一種反光效果很好的材料“聚酯薄膜”制成。這些太陽帆將完全“沐浴”在太陽光中，每一個輕子或光子都會給予其一點(diǎn)微小的動力，加在一起后，這些很小的動力便能在無需沉重且昂貴的化學(xué)推進(jìn)劑的情況下使太空飛船前進(jìn)。

　　長江后浪推前浪

　　“光帆”并非第一款測試“太陽帆”這種創(chuàng)新性推動技術(shù)的航天器，只不過長江后浪推前浪，前浪已死在沙灘上。

　　比較著名的有日本宇航開發(fā)機(jī)構(gòu)發(fā)射的伊卡魯斯（IKAROS）探測器，這是人類制造的第一個真正意義上的太陽帆飛船。2010年6月份，伊卡魯斯飛船成功發(fā)射升空，它的太陽帆展開面積約為185平米，使用聚酰亞胺材料制成，上面還安裝有液晶顯示屏，其作用是通過調(diào)節(jié)反光度實(shí)現(xiàn)對太陽帆姿態(tài)的控制。伊卡魯斯在太空中達(dá)到了大約每秒100米的飛行速度，并在它展開太陽帆之后6個月抵達(dá)了它的目的地：金星。

　　2011年1月，美國國家航空航天局（NASA）也對NanoSail-D2太陽帆飛行器進(jìn)行了測試，其太陽帆展開面積約為10平方米，這個航天器按計(jì)劃于2011年12月份燒毀。

　　在此次特殊的飛行任務(wù)中，“光帆”會置于比較低的軌道，因此無法逃脫地球的引力，最終它將返回地球并在大氣中燃燒殆盡。

　　盡管如此，光帆的此次太空旅行仍是一個關(guān)鍵的測試，可以證明基本技術(shù)是可行的，尤其是對于操控諸如立方體衛(wèi)星的輕量級、低成本太空飛船而言。

　　除此之外，此次測試也證明太陽帆能在太空中被正確地打開，因?yàn)樵谝郧暗奶柗珳y試實(shí)驗(yàn)中，比如2010年NASA測試NanoSail-D2時(shí)，太陽帆都沒有正確地展開。光帆上搭載的照相機(jī)將捕捉這一歷史性時(shí)刻。

　　如果一切按計(jì)劃進(jìn)行，第二款光帆航天器將于明年，由SpaceX功能強(qiáng)大的重型獵鷹（Falcon Heavy）火箭發(fā)射升空，這個航天器將被置于距離地面更遠(yuǎn)的軌道（720公里），這足以讓其逃脫地球的“魔爪”，利用來自太陽的推力在太陽系內(nèi)旅行。

　　靜若處子動若脫兔

　　除了能以更低的成本進(jìn)入宇宙深空進(jìn)行探索之外，太陽帆技術(shù)的第二個應(yīng)用實(shí)際上與移動無關(guān)，而是讓航天器保持穩(wěn)定。

　　使用太陽帆的航天器可以置于地球和太陽之間的一個軌道。由于太陽對其的推力，它能停留在此，而不會墮入太陽的“深淵”。因此，此類航天器可以被用來對太陽、地球等進(jìn)行詳細(xì)地觀察，或者跟蹤地球附近的小行星。

　　行星協(xié)會的成員、天體物理學(xué)家奈爾·德葛拉司·泰森說：“從原理上來說，使用太陽帆，你能前往非常遙遠(yuǎn)的地方，而且，耗費(fèi)的時(shí)間相對來說也更少。”