電子帆的結(jié)構(gòu)組成

電子帆并不像傳統(tǒng)意義上的帆面那樣完整疚逝，作為推進(jìn)系統(tǒng)的主體部分是一些特別細(xì)長(zhǎng)的鋁線猜摹。對(duì)崇夫，你沒(méi)看錯(cuò)，那些細(xì)長(zhǎng)的線就是鋁線灿磁。當(dāng)然這不是我們生活中常見(jiàn)的鋁線缭涣。這些鋁線極細(xì)極長(zhǎng)，直徑為1毫米嫁橱，粗細(xì)大概跟一根曲別針差不多热阁，而它又超級(jí)長(zhǎng)，足足有12.5英里环起，也就是20千米左右寝话。這個(gè)長(zhǎng)度是什么概念呢？幾乎是219個(gè)足球場(chǎng)排在一起的長(zhǎng)度侈净。一個(gè)電子帆一般會(huì)有10-20根鋁線組成尊勿，成輻射狀由中心向四周發(fā)散⌒笳欤火箭抵達(dá)指定位置后元扔，由中心向兩端伸長(zhǎng)鋁線，由兩個(gè)小火箭來(lái)推進(jìn)完成鋁線群的扇形展開(kāi)任務(wù)旋膳。使電子帆完成終的展開(kāi)形態(tài)澎语。

電子帆的動(dòng)力來(lái)源

當(dāng)然并不是擁有這樣電子帆推進(jìn)系統(tǒng)就能在太空中揚(yáng)帆起航了。星際航行中重要的就是推進(jìn)動(dòng)力验懊。傳統(tǒng)的航天發(fā)動(dòng)機(jī)都是需要自帶推進(jìn)劑擅羞，這會(huì)在火箭總質(zhì)量中占據(jù)很大比例，嚴(yán)重制約著航天器的有效載荷和飛行距離义图。因而尋求更有效的推進(jìn)方式一直是科學(xué)研究的方向减俏。

科學(xué)家們把目光投向了太陽(yáng)，這個(gè)太陽(yáng)系里的終 極能量boss碱工。電子帆就是利用太陽(yáng)產(chǎn)生的太陽(yáng)風(fēng)來(lái)推進(jìn)娃承。與地球上由分子構(gòu)成的風(fēng)不同，太陽(yáng)風(fēng)是太陽(yáng)上層大氣射出的超聲速等離子體帶電粒子流怕篷，由質(zhì)子和電子等粒子構(gòu)成倒灰，而它們流動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的效應(yīng)與空氣流動(dòng)十分相似憎唯。太陽(yáng)風(fēng)的密度是非常稀薄而微不足道的，一般情況下筛粘，在地球附近的行星際空間中，每立方厘米有幾個(gè)到幾十個(gè)粒子付杰，而地球上風(fēng)的密度則為每立方厘米有2687億億個(gè)分子研脸。然而太陽(yáng)風(fēng)刮起來(lái)的猛烈勁，卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)勝過(guò)地球上的風(fēng)矛唤。太陽(yáng)風(fēng)在地球附近的速度一般是每秒350——450千米，強(qiáng)時(shí)能達(dá)到800千米/秒归衫×埃可能單看數(shù)字沒(méi)什么感覺(jué)，要知道地球上猛烈的風(fēng)就是臺(tái)風(fēng)了蔫缸，12級(jí)臺(tái)風(fēng)的風(fēng)速只是每秒32.5米以上腿准，而這樣的風(fēng)速就已經(jīng)是災(zāi)難了。

由于太陽(yáng)風(fēng)的稀薄拾碌，使得我們對(duì)于它并沒(méi)有什么直觀的感知吐葱。但是其超高的速度卻是電子帆這項(xiàng)黑科技的關(guān)鍵。實(shí)際上校翔，之前就有一些科學(xué)家試圖通過(guò)太陽(yáng)風(fēng)來(lái)進(jìn)行星際飛行弟跑。NASA在2010年成功發(fā)射了一顆小型太陽(yáng)帆動(dòng)力衛(wèi)星。同年5月防症，日本航天局名為IKAROS的太空探測(cè)器升空孟辑，證明了太陽(yáng)帆用于星際航行的可能性。而與之前的太陽(yáng)帆采用船帆效果的極薄金屬板并依靠太陽(yáng)光壓推進(jìn)不同蔫敲，這個(gè)電子帆項(xiàng)目采用的是上面講到的一根根鋁線饲嗽。這些鋁線將會(huì)通上正電荷，利用與太陽(yáng)風(fēng)中粒子相斥的力奈嘿，達(dá)到為飛船和飛行器提供動(dòng)力的目的。從理論上說(shuō)期第，它不需要任何推進(jìn)劑蒜恶，只要有太陽(yáng)光车崔，它就能飛行福吩，而且飛行速度遠(yuǎn)超現(xiàn)有的飛行器，預(yù)計(jì)高速度可達(dá)到每秒400-750公里漠哲。

電子帆的高速運(yùn)動(dòng)

為了更好的了解電子帆，需要引入一個(gè)新的單位罪谢。天文學(xué)中常用天文單位AU，而不是我們常用的長(zhǎng)度單位來(lái)表示距離耻姥。一個(gè)AU指太陽(yáng)到地球的平均距離有咨，大概在1.496億千米。由于距離太陽(yáng)越遠(yuǎn)太陽(yáng)風(fēng)越稀薄婉商，為了保證足夠的推力和加速度渣叛，電子帆的有效面積會(huì)隨著航程而增大。在1AU時(shí)诗箍，有效面積為601平方千米，僅僅比芝加哥市區(qū)小一點(diǎn)筷狼；而到5AU時(shí)有效面積可達(dá)1200平方千米走木，與洛杉磯大小接近。

電子帆的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)就是赞钧，其加速距離遠(yuǎn)超太陽(yáng)帆搂素。一般太陽(yáng)帆航程過(guò)了5AU，其加速就會(huì)因太陽(yáng)光子能量的消散而停止舰缠。而由于持續(xù)的粒子流和增大的有效面積态练，電子帆的加速不會(huì)停止，而是會(huì)持續(xù)到16-20AU的距離坦辟。作為第 一個(gè)到達(dá)太陽(yáng)系邊緣的人類(lèi)飛行器，2010年旅行者號(hào)在飛行了35年后完成了任務(wù)锉走。而電子帆卻可以用12年甚至更短的時(shí)間完成這項(xiàng)任務(wù)。所以疮绷，這項(xiàng)黑科技有可能會(huì)顛覆現(xiàn)有的推進(jìn)技術(shù)嚣潜。

當(dāng)然，這項(xiàng)技術(shù)并沒(méi)有進(jìn)入到發(fā)射階段只冻，有關(guān)被電線排斥而偏離的質(zhì)子數(shù)量计技，以及受電線吸引的電子數(shù)量仍在馬歇爾太空飛行中心測(cè)試，等離子體測(cè)試也在進(jìn)行當(dāng)中沪择，用來(lái)修正模型琴偿。預(yù)計(jì)10年內(nèi)，電子帆就能正式登上航天舞臺(tái)蝉陕。其實(shí)扶眼，不管電子帆的未來(lái)如何，人類(lèi)未來(lái)航天方面必將出現(xiàn)顛覆現(xiàn)有科技的爆炸式技術(shù)突破猛珍，我們?cè)谔罩械哪_步也會(huì)越來(lái)越遠(yuǎn)贿妹。只有突破性的想法，才會(huì)帶來(lái)突破性的技術(shù)。

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