太阳帆能利用阳光进行太空探索

NASA工程师与其设计的纳米太阳帆

　　据美国宇航局太空网报道，长期以来人们一直希望能像早期的帆船利用风能一样，通过太阳帆利用阳光进行太空探索。现在美国行星协会希望重新修改美国宇航局的一个太阳帆设计，第三次尝试把首个太阳帆放飞到太空中。

　　太阳帆并非试验得太少，但是由于受到最初推进方法的影响，以前利用太阳帆把交通工具送上太空的尝试从没取得成功。总部设在加利福尼亚州的行星协会曾尝试在2005年把“宇宙1”号太阳帆发射升空，但是由于俄罗斯的火箭出现故障，这次尝试并没成功。2008年美国宇航局利用美国太空探索技术(SpaceX))公司制造的“猎鹰1”号火箭第三次尝试把NanoSail-D太阳帆发射升空，但是由于火箭发射失败，这次尝试也不了了之。

　　2004年日本试图利用一枚探空火箭发射太阳帆，但是最终该国并没进行受控飞行。行星协会的这次最新尝试既要参考早期飞船项目采用的技术，又要从早期项目的教训中学习经验。加利福尼亚州帕萨迪纳行星协会常务董事路易斯·弗里德曼(Louis Friedman)说：“我们根据‘宇宙1’号设计了更多传统飞船，但是现在那些技术已经得到了发展。事实上你能获得一个更高性能的太阳帆，该帆拥有的飞船的质量更低。”

　　NanoSail-D可能为以后体型更小的飞船设计提供参考基准。美国宇航局本打算利用这个太阳帆探测太阳风压和地球大气阻力，但是由于它在受控太阳帆飞行过程中缺乏实际操作能力，因此这项计划最终以失败而告终。与之对比，“宇宙1”号拥有一个无线电系统、成像系统和一个可以控制飞船的微加速度计(Micro-Accelerometer)。

　　美国宇航局拥有NanoSail-D的备份部件，这些东西都储存在地球上，行星协会的工作小组会在夏末作出决定，制定出重新修改这个设计，以便实现远大目标的最好办法。以后的所有设计可能都比造价大约是400万美元的“宇宙1”号花费少得多。弗里德曼说：“对我们来说，如果能把费用降低一半，将是一件天大的幸事。”然而他表示，减少费用的同时要保证性能不能下降，而且新设计的太阳帆的加速度至少会跟“宇宙1”号一样好，甚至会比它更快一些。

　　未来太阳帆达到跟“宇宙1”号一样的速度，或者比它的速度更快是可能的，因为加速度跟面积除以质量得出的结果成比例，质量更小的飞船可以用来发射体积更小的太阳帆。行星协会的另一个迷你型太阳帆建议是由莫斯科太空研究所的俄罗斯宇航员提出的，他们也参加了“宇宙1”号项目。更小的太阳帆也为从俄罗斯“联盟”号的发射，到美国和其他地方的私人太空发射公司的一系列发射开辟了新的可能性。

　　太阳帆可以像“正方体微型卫星”(CubeSat)任务一样，作为二次有效载荷(secondary payload)被发射升空，科学家通过这种任务，可以把很多科研仪器送入太空。行星协会官员表示，比较理想的做法是，与太阳帆一起发射另一艘飞船，让它看着太阳帆展开。除此以外，研究人员还能通过这种任务获得一些非常有价值的数据，例如这种像蛛网一样的轻薄结构在微重力环境下会有什么反应。

　　确定太阳帆如何在太空运行，最终将导致在太空操作飞船就像在地球上驾驶船只一样令人安心，届时科学家甚至敢让它们迎着即将到来的太阳风航行。芬兰正在研发的太阳帆或许是这项最新设计的一大竞争对手。芬兰的太阳帆采用了跟电荷排斥(electrical charge repulsion)稍微有所不同的概念。电荷排斥利用带电太阳粒子。行星协会官员表示，他们打算在今年夏季对美国宇航局的NanoSail-D太阳帆备用件和俄罗斯的迷你型太阳帆概念进行的分析结束后，宣布这项可行性研究的结果。