光子提供航天新動力，「宇宙一號」理論速度將超所有人類飛行器
科學家認為，太陽帆飛船可能是人類星際旅行的惟一希望，它無須火箭燃料，只要有陽光存在的地方，它都會不斷獲得動力加速飛行。
今天，美俄科學家將向太空發射人類歷史上第一艘太陽帆飛船———「宇宙一號」（Cosmos 1）。如果試驗得到成功，人類探索太空也許將從此進入「太陽帆時代」。
耗資400萬美元，美俄聯手打造
「宇宙一號」太陽帆飛船耗資400萬美元，是美國一個由太空愛好者成立的國際私人組織「行星學會」、俄羅斯科學院和莫斯科拉沃奇金太空工業設計所花費數年時間聯合建造。
「宇宙一號」總重量為50公斤，由8片長度為15米左右的三角形聚酯薄膜帆板組成，帆板總面積達600平方米。每張帆板的厚度比普通的塑料垃圾袋還薄，但它們卻堅硬異常，並且表面上塗滿了反射物質。帆板就像直升機翼片一樣，可以通過調整來改變飛行方向和速度。從理論上來說，當太陽光照射到帆板上後，帆板將反射出光子，而光子也會對太陽帆產生反作用力，推動零重力的太陽帆前行。因此，太陽帆的直徑越大，獲得的壓力也越大，速度也將越快。
「冷戰技術」送飛船上太空
今年以來，「宇宙一號」的發射日期被一再推遲，從最初的3月推遲到4月，再到5月底。而今天，如果一切順利的話，「宇宙一號」將最終進入太空，並在其後幾天內展開它優美的帆體。
「宇宙一號」將以潛艇水下發射的獨特形式開始它的航程。美俄科學家計劃從一艘停靠在巴倫支海的俄羅斯核潛艇上將帆板摺疊起來的「宇宙一號」發射升空，一枚在冷戰時期設計用來攻擊英美的前蘇聯火箭將用來執行這次發射任務。接著，俄羅斯科學家將採用第二項「冷戰技術」———用將間諜衛星送入軌道的技術將「宇宙一號」送至離地球800公裡處的理想軌道上，遠離地球大氣層的影響。
當「宇宙一號」進入軌道後，將不會立即展開太陽帆。
地球上的科學家們將用幾天的時間來檢測飛船上的各個系統，高度控制發動機也將點火以保持其軌道的穩定。
在所有準備工作就緒後，位於俄羅斯莫斯科的地面控制中心將發出指令，屆時飛船將向桅杆充氣，摺疊的帆板會像花瓣一樣展開，太陽帆飛船由此開始運行。
如能持續飛行3年，時速可達16萬公裡
按照理論推算，由於太空中沒有任何阻力，在陽光微弱的壓力推動下，「宇宙一號」太陽帆將會慢慢地以每秒約一毫米的速度加速移動。到第一天結束時，太陽帆的速度將增至每小時100英裡；到第100天時，它的速度將達到每小時1萬英裡。如果「宇宙一號」能持續飛行3年，速度會提升到每小時10萬英裡，這是人類任何飛行器都沒有達到過的高速，相當於人類的宇宙探測先驅「旅行者號」探測器飛行速度的3倍。如果用「宇宙一號」來探測冥王星的話，可以在不到5年的時間裡完成從地球到冥王星的旅程，而美國宇航局使用普通飛船探測冥王星的「地平線計劃」預期需要的時間卻是十多年。
由於這一次的飛行仍舊是實驗性的，所以「宇宙一號」的飛行時間也不會持續很長。在一個月內，聚酯薄膜的帆體就將在太空熾烈的陽光下逐漸降解，支撐帆體的桅杆強度也會弱化。到那時，「宇宙一號」的軌道高度很可能會逐漸減低，直到有一天落入地球大氣層並化成一團火球。
太陽帆技術剛剛起步
「行星學會」的執行總裁羅裡斯·弗裡德曼博士表示，日本曾實驗過亞軌道飛行的太陽帆，而俄羅斯也在「和平」號國際空間站附近展開過太陽帆，但這兩個國家的太陽帆都不能進行可控飛行。
「行星學會」的執行總裁羅裡斯·弗裡德曼博士稱：「將太陽帆送入軌道並成功展開，將具有裡程碑般的意義。除此之外，如果太陽帆轉向太陽，並向更高的軌道前進，哪怕我們測量到它的速度有一點點增加，都會是令人振奮的結果。」弗裡德曼同時表示，太陽帆技術才剛剛起步。他說：「這次飛行僅僅是一次技術測試。一旦表明太陽帆的確可以在宇宙中航行，我們希望其他一些諸如美國宇航局和歐洲航天局之類的機構可以進行更深入的試驗。」
■連結
有陽光的地方就有動力
太陽帆技術引發太空探索新革命
從太空旅行成為現實的那一天起，人類通往宇宙一直以來只有一種方式，那就是依靠火箭推進器。然而，太陽帆技術卻為人類提供了另一種選擇，並被科學家認為是人類太空船進行星際旅行的最大希望，因為它無須火箭燃料，只要有陽光存在的地方，它都會不斷獲得動力加速飛行。
光是由細小的被稱為光子的能量團組成的，太陽帆的工作原理，就是將照射過來的太陽光反射回去，由於力的作用是相互的，太陽帆將光子「推」回去的同時，光子也會對太陽帆產生反作用力。就是靠這種反作用力，飛船便被「推」著前進。專家說，陽光是一種取之不盡的能源，從這一點上來說，遠距離的太空旅行中使用太陽帆比使用傳統的火箭推進器要更勝一籌。
在美國宇航局先進概念研究所專門研究光帆的朱布倫博士表示，如果設計合理，從理論上說，太陽帆的最高速度可以達到光速的2%（6000公裡/秒），果真如此，星際航行將成為可能。屆時，給這種宇宙飛船提供動力的將不是太陽，而是安裝在衛星上的功率巨大的雷射器。
太陽帆的另一個優勢是，它不需要燃料，也沒有發動機，所以可以攜帶更多的科學儀器和貨物。
俄羅斯太陽帆計劃的負責人維克託·庫德裡亞紹夫則表示：「太陽帆完全有能力讓太空探測器獲得超高飛行速度。這種太陽帆推進系統不但可用於行星際飛行，而且還可用於進行距離更長的恆星際飛行。當然，離太陽越遠，獲得的推力也會越小，但這並不是一個太大的問題。
太空飛行器會在遠離太陽的過程中獲得足夠的速度，足以保證其完成太空之旅。」
■回顧
近百年夢想成真在即
「宇宙一號」包含了人類將近一個世紀的夢想。據稱，早在1921年，俄羅斯人康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基就提出了「光帆」的概念。而後，科幻小說家阿瑟·克拉克的小說《太陽帆船》則讓這一概念深入人心。
而對於「宇宙一號」的締造者之一、「行星協會」執行總裁羅裡斯·弗裡德曼博士來說，他在太陽帆上投入了大半輩子的精力，並讓這一夢想成真在即。
弗裡德曼曾在上世紀70年代負責為美國宇航局開發太陽帆。後來，他辭掉了美國宇航局的工作，並與著名天文學家卡爾·薩根一起成立了「行星學會」，這是世界上最大的非營利性民間太空探索組織。太陽帆和「宇宙一號」飛船就是「行星學會」的太空探索計劃之一。
上世紀90年代，一種超輕材料的研製成功使發射太陽帆飛船成為可能。在卡爾·薩根遺孀的捐贈及俄羅斯科學家羅納德·薩格迪夫的協調下，每年都要進行洲際飛彈發射測試的俄羅斯核潛艇部隊同意以50萬美元———比在美國發射便宜近百倍的低廉價格，讓太陽帆搭上洲際飛彈測試的便車。
2001年，「行星學會」設計的第一個太陽帆在俄羅斯發射，但由於火箭未能產生足夠的推力，太陽帆未能與助推器分離。第一次太陽帆飛船試驗就這樣以失敗告終。
今天將升空的「宇宙一號」飛船會攜帶一張刻有研製者信息的CD：「我們的祖先設計出利用風在海上航行的方法，由此開始了將我們人類轉變成互相交流的生物的進程。這些古代探索者的名字我們已經無從考證，今天我們用『宇宙一號』的首飛，紀念他們的勇氣和天賦。
我們在努力學習如何騎著我們的星星發出的光線，穿越無限的太空之洋，到達遙遠的其他世界的彼岸。」
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(責任編輯：孫陽)