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“电子帆”或将扬帆争流 ——“E-Sail”把航天器送往太阳系边缘只需10年

更新:2020-09-14 编辑:意趣棋牌 来源:意趣棋牌 热度:3436℃

本报记者 刘 霞

  电子帆艺术效果图

  ■今日视点

  美国国家航空航天局的科学家近日公布了一种新型推进系统电子帆的细节,该系统能和太阳释放出的粒子相互作用,产生推力,从而让航天器获得前所未有的速度。相比太阳帆提供动力的飞船,它将大幅缩短将航天器送往星际空间的时间。

  研究人员表示,这一系统只需10年左右,就能将宇宙飞船送往太阳系边缘太阳风顶层,同样的距离,旅行者号飞船花了35年。研究人员希望2020年左右对电子帆系统进行测试。

  利用太阳风前进

  电子帆概念的全名为太阳风顶层静电快速传输系统电子帆,不使用内置推进剂,而是使用太阳风作为推进动力。

  电子帆由一台缓慢旋转的航天器以及10根到20根带电铝线制成。这些铝线虽然直径只有1毫米,但长度约有12.5英里。马歇尔先进概念办公室、电子帆项目首席研究员布鲁斯魏格曼接受英国广播公司采访时解释称:电子帆将利用一些质子推动飞船前进。太阳以400至750千米/秒的高速向太阳风释放带正电的质子和电子,这些带正电荷的电线会与太阳风中带正电的质子相互排斥,从而推动宇宙飞船前行。

  目前,研究人员正在马歇尔太空飞行中心展开相关测试,测试将持续两年多时间。这些测试将确定被电线排斥而偏离的质子数量,以及受电线吸引的电子数量。工程师们也将进行等离子体测试,改进数据模型,用于电子帆的进一步研发工作。

  魏格曼说:我们正在尝试证明这一技术,希望能在本世纪20年代初用其开展任务。我们也在研究其中的物理学原理,以厘清太阳风将产生多大推力。

  据悉,这一概念建立在芬兰气象研究所的派卡鉴胡能博士的发明之上,但研究人员表示,这一概念还有很多地方需要完善,可能还需要至少10年时间才能付诸实际。

  时效优势更突出

  随着航程的不断推进,电子帆的有效面积将不断增大:航程为1个天文单位)时,其有效面积为232平方英里;但当航程达到5个天文单位时,有效面积将超过463英里。

  有效面积的增大将使电子帆比其他推进系统拥有更远的加速距离。例如,一般太阳帆飞船飞到小行星带时,太阳质子的能量就会开始消散,导致加速停止。魏格曼解释称:但太阳风中的质子不会出现消散,由于质子流源源不断且有效面积持续增加,电子帆能继续加速飞行至16到20个天文单位,这也能产生更快的速度。

  2012年,NASA的旅行者1号历经35年,跨越121个天文单位,成为第一艘穿越太阳风顶层进入星际空间的宇宙飞船。而借助新方法,飞船只需三分之一的时间就能完成同样的旅程。魏格曼表示:我们能开展与旅行者1号飞船一样的任务,但只需10年或12年。借助这一系统,我们能在5到6年内到达冥王星,是目前黎明号探测器所需时间的一半;两年内到达木星,而最近宇宙学界的超级网红朱诺号探测器历经5年才投入木星的怀抱。

(责任编辑:意趣棋牌)

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