人類又將一顆太陽帆衛星送上太空,它的意義是什麼?

2020-12-04 愛範兒

一枚只有 5 公斤重的微型立方體衛星正漂浮在地球軌道上，在 7 月 23 日凌晨，它緩緩伸出四根金屬吊杆，展開了一張寬度超過 5 米、卻比人類髮絲還要薄的聚酯帆布，開始面朝太陽。

這個造型稍顯詭異的設備，很難讓人和那些硬朗設計的人造衛星聯繫在一起。

如果不細看，你大概會認為人類在太空上丟了一張我們平時用來包食物的錫紙。

但事實上，如果沒有這張撐開的「太陽帆」，這顆衛星就只能漫無目的地飄在地球軌道上了。因為它設計時就沒有考慮過助推燃料，而是希望完全靠帆布來「捕獲」太陽風的輻射壓，由此驅動衛星的移動。

這顆衛星的名字叫做 LightSail 2，由一家非營利性組織「行星協會」所打造。它的創始人 Carl Sagan 希望找到一種低成本的太空探索方案，而「太陽帆」則被認為是一種可行的設計。

另一個有類似構想的是霍金，他生前曾聯合以色列投資人 Yuri Milner 提出了「Breakthrough Starshot」計劃，同樣希望靠無數個小型光帆船來完成遠距離的太空任務。

「如果我們要到達 4.3 光年外的半人馬座α星，用人類最快的飛船也要花 3 萬年，而光帆只需要 20 年就能完成了。」

「太陽帆」的概念始於 17 世紀，由德國天文學家約翰內斯·克卜勒所提出。他認為在幾百年後，人類會乘坐一種不需要燃料，而僅依靠太陽光為推力的飛船遨遊太空。

這就跟現在的航海冒險一樣，只要揚起風帆，就能藉助自然風抵達大洋盡頭。

當然，這種構想並非是白日做夢。從科學角度來看，太陽光本身也包含著動量，如果我們能夠讓宇宙飛船撐起足夠大的帆布，並放在太陽光的輻射範圍內，確實能獲得一定的助推力。

普渡大學的航空學教授 Dave Spencer 接受《紐約時報》採訪時也表示：「太陽光提供的輻射壓是近乎無限的，這意味著飛船將不用再擔心燃料耗盡的問題，更適合超長時間的太空探索。」

更重要的是，雖然這種助推力最開始還很小——大概就跟蒼蠅掉在你手上差不多，但它會隨著時間而漸漸增加，並最終超過化學燃料所能達到的動力極限，讓宇宙飛船以更快的速度到達外太空區域。

「太陽帆是一個浪漫的點子，我們希望它能夠在太空探索中變得越來越流行。」行星協會的主任 Bill Nye 說道。

人類第一次將「太陽帆」付諸於實踐是在 2010 年 5 月。當時，日本航空研究所發射了一顆名為「IKAROS」的宇宙探測器，就首次運用「太陽帆」技術成功到達金星外圍區域。

這個「第一次」本該是行星協會的，但作為非營利性組織，他們在實踐過程中卻遭遇了不少波折。

2005 年，行星協會就曾計劃將名為「Cosmos 1」的太陽帆衛星送上太空，這比日本的太陽帆探測器還要早 5 年左右，但最後卻因俄羅斯的運載火箭故障，未能成功進入地球軌道。

到了 2011 年，行星協會將新研發的 LightSail 發射升空，雖然它成功打開了太陽帆，但之後衛星又遇到了軟體和電池問題，使得地面站難以和飛船建立聯繫，整場試驗也無法順利進行下去。

就算是到了第二代 LightSail，它的發射階段也讓不少人提心弔膽。

據悉，當時肩負發射任務的獵鷹重型火箭需要將多達 24 顆衛星帶到地球軌道上，被 SpaceX 稱之為「有史以來最艱難的一次發射」，而 LightSail 2 就像是順道搭一趟「便車」。

好在，LightSail 2 現在的表現並沒有令人失望。這一次「行星協會」終於和衛星保持了穩定聯繫，並讓它依照指令打開太陽帆，承接太陽光帶來的輻射壓，開始生成動量。

這也讓 LightSail 2 成為了人類歷史上第一枚運行在地球軌道、且可操控的太陽帆衛星。

據悉，在未來一年時間裡，行星協會會讓 LightSail 2 穩定運行在地球軌道上，並在擁有足夠的動量情況下，不斷延伸其軌道的遠地點。

這也是為了驗證「太陽帆」方案運用在微型衛星上的可行性，其中就涉及到每次衛星轉向時帆布的角度調整等。如果 LightSail 2 的狀況良好，未來 NASA 和行星協會都將考慮更長距離的太空探索。

最後，這顆衛星會重新墜入地球大氣層燒毀，完成本次任務。

題圖來源：Digital Trends

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