光子如何徹底改變太空飛行

幾天之后，一架SpaceX獵鷹重型火箭將從佛羅里達起飛，攜帶一塊面包大小的衛(wèi)星，沒有任何東西可以驅動它，而是一個巨大的聚酯“太陽帆”。

幾十年來，它一直是科學家的夢想，但最近才成為現(xiàn)實。

這個想法可能聽起來很瘋狂：通過沒有發(fā)動機，沒有燃料和沒有太陽能電池板的太空真空推動飛行器，而是利用被稱為光子的光能包的動量 - 在這種情況下來自我們的太陽。

該航天器將于周一發(fā)射，名為LightSail 2，由行星協(xié)會開發(fā)，該協(xié)會是一個促進太空探索的美國組織，由傳奇天文學家卡爾薩根于1980年共同創(chuàng)立。

但這個想法本身已經存在了很長時間。

“在17世紀，約翰內斯·開普勒談到了在明星之間航行，”行星協(xié)會首席執(zhí)行官比爾奈告訴法新社。

開普勒理論認為帆和船“可以適應天上的微風”，“事實證明，確實存在。這不僅僅是詩歌，”Nye說，他在美國被稱為“科學家”之后的孩子們電視節(jié)目讓他在20世紀90年代成名，現(xiàn)在主持Netflix節(jié)目。

建造太陽帆并不像您想象的那樣需要尖端技術。

它本質上是一個非常薄的大方塊(小于人類頭發(fā)的寬度)，它也是超輕和反光的。

隨著光子從帆上反彈，它們以與反射光相反的方向傳遞它們的動量。

Nye解釋說：“宇宙飛船的體積更大，更光亮，質量更低，它的推力越大。”

這些光子提供的推力很小 - 但它也是無限的。“一旦你進入軌道，你就永遠不會耗盡燃料，”他說。

日本航天局于2010年發(fā)射了一艘名為Ikaros的太陽帆，但其他人未能對這一概念進行全面測試。

“這是一個浪漫的想法，時間終于來了，”奈說。“我們希望這項技術得以實現(xiàn)。”

無限的能量

它的前身是LightSail 1，于2015年發(fā)射。但它的任務持續(xù)了幾天，遇到了問題，僅用于測試帆的部署。

LightSail 2耗資700萬美元，在太空任務方面相對微不足道。預計將在軌道上停留一年，并代表更明確的概念證明。

Bill Nye，一位深受愛戴的科學傳播者，在美國被稱為“科學家”

“我們希望將太空探索民主化，”Nye熱情洋溢，他邀請大學和企業(yè)采用這項技術。

從佛羅里達州的肯尼迪航天中心發(fā)射幾天后，LightSail 2將打開其鉸鏈式太陽能電池陣列，然后部署其帆的四個三角形部分，它們一起形成一個巨大的正方形。

在這次演示中，太陽能電池板將為衛(wèi)星的其他功能提供電力，如攝影和地面通信。

當它圍繞地球運行時，由于帆上的太陽輻射壓力，它將開始增加其高度。

那么我們在不久的將來會看到所使用的技術是什么?

首先，它可以促進深空探索。雖然起飛速度比由燃料驅動的太空船慢得多，但它將繼續(xù)在太空中永久加速，最終達到令人驚嘆的速度。

另一個應用是將探測器保持在空間中的靜止點，這將需要無限制地進行校正。例如，望遠鏡尋找地球附近的小行星，或需要固定在北極上方靜止軌道的衛(wèi)星。

“你需要大量的火箭燃料來保持靜止10年。這是不切實際的，”奈說。

另一方面，光子是無限的。

作為獎勵，科學家說，“你將能夠從地上看到它”，用肉眼觀察。