太陽帆能利用陽光進行太空探索

NASA工程師與其設計的納米太陽帆

　　據美國宇航局太空網報道，長期以來人們一直希望能像早期的帆船利用風能一樣，通過太陽帆利用陽光進行太空探索。現在美國行星協會希望重新修改美國宇航局的一個太陽帆設計，第三次嘗試把首個太陽帆放飛到太空中。

　　太陽帆並非試驗得太少，但是由於受到最初推進方法的影響，以前利用太陽帆把交通工具送上太空的嘗試從沒取得成功。總部設在加利福尼亞州的行星協會曾嘗試在2005年把「宇宙1」號太陽帆發射升空，但是由於俄羅斯的火箭出現故障，這次嘗試並沒成功。2008年美國宇航局利用美國太空探索技術(SpaceX))公司製造的「獵鷹1」號火箭第三次嘗試把NanoSail-D太陽帆發射升空，但是由於火箭發射失敗，這次嘗試也不了了之。

　　2004年日本試圖利用一枚探空火箭發射太陽帆，但是最終該國並沒進行受控飛行。行星協會的這次最新嘗試既要參考早期飛船項目採用的技術，又要從早期項目的教訓中學習經驗。加利福尼亞州帕薩迪納行星協會常務董事路易斯·弗裡德曼(Louis Friedman)說：「我們根據『宇宙1』號設計了更多傳統飛船，但是現在那些技術已經得到了發展。事實上你能獲得一個更高性能的太陽帆，該帆擁有的飛船的質量更低。」

　　NanoSail-D可能為以後體型更小的飛船設計提供參考基準。美國宇航局本打算利用這個太陽帆探測太陽風壓和地球大氣阻力，但是由於它在受控太陽帆飛行過程中缺乏實際操作能力，因此這項計畫最終以失敗而告終。與之對比，「宇宙1」號擁有一個無線電系統、成像系統和一個可以控制飛船的微加速度計(Micro-Accelerometer)。

　　美國宇航局擁有NanoSail-D的備份部件，這些東西都儲存在地球上，行星協會的工作小組會在夏末作出決定，制定出重新修改這個設計，以便實現遠大目標的最好辦法。以後的所有設計可能都比造價大約是400萬美元的「宇宙1」號花費少得多。弗裡德曼說：「對我們來說，如果能把費用降低一半，將是一件天大的幸事。」然而他表示，減少費用的同時要保證性能不能下降，而且新設計的太陽帆的加速度至少會跟「宇宙1」號一樣好，甚至會比它更快一些。

　　未來太陽帆達到跟「宇宙1」號一樣的速度，或者比它的速度更快是可能的，因為加速度跟面積除以質量得出的結果成比例，質量更小的飛船可以用來發射體積更小的太陽帆。行星協會的另一個迷你型太陽帆建議是由莫斯科太空研究所的俄羅斯宇航員提出的，他們也參加了「宇宙1」號項目。更小的太陽帆也為從俄羅斯「聯盟」號的發射，到美國和其他地方的私人太空發射公司的一系列發射開闢了新的可能性。

　　太陽帆可以像「正方體微型衛星」(CubeSat)任務一樣，作為二次有效載荷(secondary payload)被發射升空，科學家通過這種任務，可以把很多科研儀器送入太空。行星協會官員表示，比較理想的做法是，與太陽帆一起發射另一艘飛船，讓它看著太陽帆展開。除此以外，研究人員還能通過這種任務獲得一些非常有價值的數據，例如這種像蛛網一樣的輕薄結構在微重力環境下會有什麼反應。

　　確定太陽帆如何在太空運行，最終將導致在太空操作飛船就像在地球上駕駛船隻一樣令人安心，屆時科學家甚至敢讓它們迎著即將到來的太陽風航行。芬蘭正在研發的太陽帆或許是這項最新設計的一大競爭對手。芬蘭的太陽帆採用了跟電荷排斥(electrical charge repulsion)稍微有所不同的概念。電荷排斥利用帶電太陽粒子。行星協會官員表示，他們打算在今年夏季對美國宇航局的NanoSail-D太陽帆備用件和俄羅斯的迷你型太陽帆概念進行的分析結束後，宣佈這項可行性研究的結果。