美研发革命性“太阳风推进”技巧：10年可飞抵太阳系边沿

　　美国宇航局的工程师们已经开端测试新型空间推动体系，这一体系将应用太阳开释出的大批粒子产生的推力，实现史无前例的减速，一旦成功，它将有望将人类的摸索范围拓展至恒星际空间

　　这一新型推动观点被称作“日球层顶静电快捷推动体系”(HERTS)，或者直接称为“静电帆船”(E-Sail)，其推动不须要任何外部安装的推动体系。相反，“静电帆船”将借助太阳风抵达日球层顶，那里能够被视作是太阳系的界限

　　新浪科技讯 北京时间4月30日消息，美国宇航局(NASA)的工程师们已经开端测试新型空间推动体系，一旦成功，它将有望将人类的摸索范围拓展至恒星际空间。

　　这一体系将应用太阳开释出的大批粒子产生的推力，实现史无前例的减速。研究人员们指出，采取这种推动方式的新型飞船将能够在短短10年内飞抵日球层顶，而采取1970年代技巧发射的旅行者号飞船完成这一路程则整整耗费了35年的时间。日球层顶(heliopause)是太阳风影响逐步终止，空间环境逐步向恒星际空间过渡的界限层。

　　这一新型推动观点被称作“日球层顶静电快捷推动体系”(HERTS)，或者直接称为“静电帆船”(E-Sail)，其推动不须要任何外部安装的推动体系。相反，“静电帆船”将借助太阳风抵达日球层顶，那里能够被视作是太阳系的界限。

　　一艘缓慢自转的飞船能够开释10~20根带电铝制导线，形成一个巨大的“静电帆船”。每条这样的导线厚度仅有一毫米，但长度达到12.5英里(约合20公里)，几乎和219个足球场相当。

　　这款“静电帆船”能够排挤通过的带电荷的质子流，从而产生推力。HERTS“静电帆船”项目的首席科学家，美国宇航局马歇尔空间飞翔中心先进观点办公室的布鲁斯·魏格曼(Bruce Wiegmann)表现：“太阳每时每刻都在以极高的速度开释出大批质子和电子，速度能够达到每秒400~750公里。而静电帆船正是应用这股粒子流实现推动。”

　　一艘缓慢自转的飞船能够开释10~20根带电铝制导线，形成一个巨大的“静电帆船”。每条这样的导线厚度仅有一毫米，但长度达到12.5英里(约合20公里)，几乎和219个足球场相当

　　在受控等离子体腔室内进行测试工作，“日球层顶静电快捷推动体系”(HERTS)将测试在带正电荷的导线影响下质子和电子被吸引和排挤的效率。工程师们还将开展等离子体测试，并改进将来进一步开发静电帆船所须要模型数据

　　目前，位于亚拉巴马州的美国宇航局马歇尔空间飞翔中心已经开端了相关技巧实验，预计这一研究项目将持续至少两年时间。在这次实验期间，工程师们将会确定静电帆船在飞翔过程中能够排挤开的质子数量以及能够被吸引的电子数量。工程师们还将开展等离子体测试，并改进将来进一步开发静电帆船所须要模型数据。

　　关于静电帆船推动的最初设想来自芬兰气象研究所(FMI)的裴卡·詹能博士(Dr Pekka Janhunen)，但研究人员表现想要真正将这一设想变为现实仍然有大批的工作须要去做，目前这项技巧间隔真正实现应用至少还有10年以上的差距。

　　随着飞船逐步远离太阳，这款帆船的有效影响面积还会进一步增加，在间隔太阳一个天文单位(即地球到太阳的平均间隔)处，这款帆船的有效影响面积大约是232平方英里(约合600.87平方公里)，但在间隔5个天文单位处，其有效面积将增大到大约463平方英里(约合1199.2平方公里)。

　　在一般情况下，太阳光子流的能量随着和太阳之间的间隔增加，其能量会减弱，因此一般认为采取太阳光压推动技巧的飞船到了太阳系的小行星带范围外侧开端就将很难获得足够的推力继续向外飞翔了。

　　但是静电帆船应用的是太阳风粒子流(质子和电子)，因此情况完全不同，在小行星带范围外侧，静电帆船将能够继续向前飞翔。魏格曼表现：“我们不必有此担心，伴随稳定的质子流和不断扩大的有效推动面积，甚至在间隔太阳远达16~20天文单位的位置上，我们的飞船仍然将能够获得足够的推力而维持飞翔，这已经比采取光压技巧的太阳帆飞船的飞翔间隔至少超出3倍以上。这样漫长的减速过程将产生极高的速度。”

　　当美国宇航局的旅行者-1号飞船在2012年确认跨越日球层顶的时候，这艘飞船在太空里已经飞翔了整整35年之久。而采取这种新型推动技巧的将来飞船达成这一目标预计将只须要大约1/3的时间。魏格曼表现：“我们的研究显示，采取静电帆船技巧推动的飞船将能够在不到10年的时间里抵达日球层顶。这将对此类飞船的科学回报效率产生革命性的影响。”

　　尽管这项技巧的设计初衷是为了让飞船跨越日球层顶，但研究人员们表现其对于太阳系外部的摸索同样意义重大。

　　魏格曼表现：“随着研究组深入考察这一技巧观点，事情已经逐步变得清晰，那就是这项技巧设计是具有灵活性和可调整性的。将来的任务设计者们能够通过调节导线长度、导线数量以及电压高低来适应不同的任务目的——或许是内太阳系摸索、外太阳系摸索或者是飞往日球层顶区域。静电帆船技巧的应用范围广阔。”(晨风)

转载自:https://tech.sina.com.cn/d/s/2016-04-30/doc-ifxrtzte9831693.shtml

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