太阳帆欲乘“光”远航

　　历经失败和屡次被推迟发射日期，全球第一个太阳帆宇宙飞行器———“宇宙1号”将于2005年6月21日最佳时段发射升空。如果一切顺利，“宇宙1号”将在人类航空史上写下意义重大的新诗篇：它将不仅成为第一个真正以太阳光为动力的“太空帆船”，也是第一个由非政府组织发射并进入轨道的飞行器。

　　原理

　　光子反作用力推动前行

　　综合英美媒体6月20日报道，“宇宙1号”太阳帆飞船耗资400万美元，是美国一个由太空爱好者成立的国际私人组织“行星学会”、俄罗斯科学院和莫斯科拉沃奇金太空工业设计所花费数年时间联合建造的。

　　这个飞行器最与众不同之处在于：其动力来自太阳光！它不是用发动机而是用帆———特殊材料制成的非常轻、薄的聚酯薄膜———来获得能量，总重量只有50公斤。帆板就像直升机翼片一样，可以通过调整来改变飞行方向和速度。

　　从理论上讲，当太阳光照射到帆板上时，帆板将反射光子，而光子也会对太阳帆产生反作用压力，推动零重力的太阳帆前行。因此，太阳帆的直径越大，获得的压力也越大，速度也将越快。

　　同火箭和航天飞机迅速消耗完的燃料相比，阳光是无限的动力之源，可以给“宇宙1号”提供巨大动力。据悉，“宇宙1号”最初获得的加速度非常小，但是在飞行一昼夜之后速度可达到每小时160公里，100天后，它的时速将达到惊人的1.6万公里。

　　按照目前的安排，“宇宙1号”会在6月21日某个合适的时间从位于巴伦支海的俄罗斯核潜艇上发射升空，这与我们常见的通过地面火箭升空的方式不同。升空后，地面控制人员将协助它展开8面巨大轻盈的太阳帆，接受太阳的能量作为唯一动力，推动它在地球近极地轨道上飞行。

　　过程

　　八面帆“像花瓣一样展开”

　　“宇宙1号”将被安放在卸掉弹头的一枚洲际导弹的顶部，然后利用核潜艇发射升空。20分钟后，“宇宙1号”就会被送入地面以上824公里的轨道，37分钟后，按照“宇宙1号”飞船的运行原理，飞船将向桅杆充气，折叠的帆板会像花瓣一样展开，8扇形状如风车桨片一样的长15米的帆板会从不同方向反射太阳光，这样，飞船就如同风中的帆船一样“抢风航行”。“宇宙1号”全部展开后的面积相当于一个足球场，但在夜空中它只是一个亮点，人们的肉眼应该可以看得到。

　　不过，此次飞行是实验性的，所以“宇宙1号”的飞行时间不会持续很长。制作太阳帆的材料只有5微米厚。在一个月内，聚酯薄膜的帆体将在炽烈的阳光下逐渐降解，“宇宙1号”的轨道高度就会逐渐衰减，最终它将成为落入地球大气的一团火球。

　　尽管如此，研制者还是为这次具有里程碑意义的发射进行了精心准备，届时“宇宙1号”将携带一张刻有研制者信息的CD：“我们的祖先设计出利用风在海上航行的方法，由此开始了将我们人类转变成互相交流的生物的进程。这些古代探索者的名字我们已经无从考证，今天我们用宇宙1号的首飞，纪念他们的勇气和天赋。我们在努力学习如何骑着我们的星星发出的光线，穿越无限的太空之洋，到达遥远的其他世界的彼岸。”

　　意义

　　近百年一大梦想可望实现

　　如果“宇宙1号”发射成功，并顺利展开帆体自如飞行的话，它将成为人类航空史上一个重要的里程碑，也将创造多个世界第一。

　　首先，“宇宙1号”将成为全世界第一个真正以太阳光为动力的“太空帆船”，人类近百年来的一大梦想也将因此实现。

　　其次，“宇宙1号”将是全球第一个由非政府组织发射并进入轨道的飞行器。

　　而且，“宇宙1号”的飞行将进入地球近极地轨道。此前，世界上第一架私人航天器、“太空船1号”进入太空的飞行虽然轰动世界，但那属于亚轨道飞行，即指进入太空，但未进入绕行地球轨道的一种飞行形态。

　　这只是利用太阳帆探索太空的起步阶段，行星学会的执行主任刘易斯·弗里德曼表示：“将太阳帆送入轨道并成功展开，将具有里程碑般的意义。除此之外，如果太阳帆转向太阳，并向更高的轨道前进，哪怕我们测量到它的速度有一点点增加，都会是令人振奋的结果。”

　　美国宇航局喷气推进实验室负责太空物理小组的内尔·莫菲表示：“宇宙1号确实是大胆的第一步。”

　　美国格拉斯哥大学飞行工程学教授科林·迈金尼斯表示，宇宙飞行不提倡冒险，不过，如果这次太阳帆试验取得成功，这将是太阳帆研究的一次巨大飞跃。

　　前景

　　长距离星际航行成为可能

　　在距离相对较小的太空旅行中，太阳帆不可能取代使用化学燃料的火箭，因为它开始时的加速度非常小，可是，如果是进行远距离太空探索，太阳帆的优势就显示出来，它完全可以取代使用化学燃料的火箭，因为太阳帆在不停地加速，速度越来越快。

　　在美国宇航局先进概念研究所专门研究光帆的朱布伦博士表示，如果设计合理，从理论上说，太阳帆的最高速度可以达到光速的2%，果真如此，星际航行将成为可能。届时，给这种宇宙飞船提供动力的将不是太阳，而是安装在卫星上的功率巨大的激光器。太阳帆的另一个优势是，它不需要燃料，也没有发动机，所以可以携带更多的科学仪器和货物。

　　在今后的几年中，太阳帆可能会首次造访太阳表面，或是携带仪器探测遥远的冥王星———距离地球约60亿公里。迄今为止，还没有任何探测器到达过冥王星。未来，人类将有可能借助太阳帆，不费任何燃料便抵达那些遥远的天体。

　　太阳帆计划的负责人维克托·库德里亚绍夫介绍称：“太阳帆由一种厚度仅有5微米(大约为一页稿纸的1/20)的光亮薄膜制成。它完全有能力让太空探测器获得超高飞行速度。这种太阳帆推进系统不但可用于行星际飞行，而且还可用于进行距离更长的恒星际飞行。

　　库德里亚绍夫解释说：“阳光不仅会带来热量，还可以带来机械能。太阳喷发出的带电粒子会对太阳帆造成足够的推力。不过驾驶它的宇航员们可要比驾驶帆船的海员们轻松得多———太阳风是永远也不会停止的。当然，离太阳越远，获得的推力也会越小，但这并不是一个太大的问题。航天器会在远离太阳的过程中获得足够的速度，足以保证其完成太空之旅。”

　　新闻背景

　　“太阳帆”之梦

　　资料显示，20世纪20年代初，俄罗斯科学家最早提出了太阳帆的概念，而后科幻小说家阿瑟·克拉克以他的小说《太阳帆船》让太阳帆的概念深入人心。

　　美国科学家弗里德曼一直致力于推动太阳帆项目，上世纪70年代他在美国国家航空航天局喷气推进实验室工作时，曾提出用一个巨帆来对哈雷彗星进行探测的计划，但宇航局方面觉得太冒险而没有采纳。

　　离开航空航天局后，弗里德曼和他人一起组建了美国行星学会。在推动国际太空合作的工作中，他认识了许多俄罗斯航空科学家和工程师，并开始与他们共同建造并发射人类第一个太阳帆。

　　但是，弗里德曼和他的团队也先后遭遇了各种挫折，特别是2001年7月20日，人类第一个太阳帆“宇宙1号”从一艘俄罗斯的核潜艇上发射升空，但没能够和火箭分离，结果一起落入大海消失。

　　之后，美国航空航天局和日本都各自进行过类似研究，也都没有获得成功。而弗里德曼在第一个“宇宙1号”失败后没有放弃，重新建造了新的太阳帆，仍命名为“宇宙1号”，并在几次推迟发射时间后，最终确定2005年6月21日再次进行大胆尝试。

　　作者：张春燕（中国日报特稿）