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这种帆能使宇宙飞船的速度提高到光速的20%,甚至可以把地球带出太阳系。

时间:2019-08-16 20:20:22 来 源: 大余新城网

虽然地球上的人类只是浩瀚宇宙中的一粒尘埃,但离开地球并冲出太阳系仍然是科学家们的梦想和使命。最近,加州理工学院(CaliforniaInstituteOfTechnology)的一个研究小组正在研发一种推进系统,它能让航天器达到光速的20%,这是一艘由巨大的光帆驱动的轻型帆船,可以在天地之间航行。

2016年,在著名投资者尤里·米尔纳(YuriMilner)的资助下,由斯蒂芬·霍金(StephenHawking)等人领导,启动了一个发人深省的太空计划,名为星空计划。其目的是从一种特殊物质中发出巨大的光帆,然后以光子碰撞可以产生恒定功率的原理加速航天器,最终达到光速的20%,因此航天器只需21年就能到达距地球只有4.24光年的阿尔法星座。研究人员还说:理想的光帆足够大,甚至可以把地球带出太阳系。

许多人认为这是一个不可思议的太空计划,可能是一个不可能的阴谋。但事实上,情况并非如此。世界历史上有制造太阳能帆船的证据。早在2010年,它就从日本航天探索中心成功发射了一艘gb3500万宇宙飞船,这是一艘由风筝形状的太阳帆提供动力的太阳帆,能够反弹太阳粒子。它被命名为伊卡洛斯飞船。虽然航天器的太阳帆面积只有14平方米,推力稳定在0.2克左右,但经过半年的加速,航天器的最终速度是每秒100米。伊卡洛斯的太阳帆是由聚酰亚胺树脂制成的,它柔软而有弹性,不像人的头发那么厚。

因此,星空计划借鉴经验,石墨烯是我们发现过的最强材料之一,它制造的超级轻帆重量小于1克,根据加州理工学院(CaliforniaInstituteOfTechnology)的数据,这将是一艘不超过100个原子的透明帆。光帆产生能量,因为每个光子携带动量,当光子与光帆的反射器相撞时,它们可以将动量传递给光帆。当风帆长期暴露在光中时,它可以毫无阻力地加速整个空间,并最终达到非常高的速度。

但是,仍然有一个问题需要克服,就是平滑帆材料的散热。从技术角度看,理想的中、高反射率材料不会引起太多的热量,所以不需要担心散热。事实上,当航天器达到光速的20%时,帆吸收了大量的光子,但也吸收了大量的光子,过高的温度会破坏航天器的平滑帆。

尽管前景黯淡,但20年的星空计划现在只进行了两年,科学家们有足够的时间来处理他们遇到的问题,他们真的希望很快就能成功。

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