美研發革命性「太陽風推進」技術:10年可飛抵太陽系邊緣
2020-11-22 網易手機（原標題：美研發革命性「太陽風推進」技術：10年可飛抵太陽系邊緣）
美國宇航局(NASA)的工程師們已經開始測試新型空間推進系統，一旦成功，它將有望將人類的探索範圍拓展至恆星際空間。這一系統將利用太陽釋放出的大量粒子產生的推力，實現史無前例的加速。研究人員們指出，採用這種推進方式的新型飛船將能夠在短短10年內飛抵日球層頂，而採用1970年代技術發射的旅行者號飛船完成這一路程則整整耗費了35年的時間。日球層頂(heliopause)是太陽風作用逐漸終止，空間環境逐漸向恆星際空間過渡的邊界層。
美國宇航局的工程師們已經開始測試新型空間推進系統，這一系統將利用太陽釋放出的大量粒子產生的推力，實現史無前例的加速，一旦成功，它將有望將人類的探索範圍拓展至恆星際空間
這一新型推進概念被稱作「日球層頂靜電快速推進系統」(HERTS)，或者直接稱為「靜電風帆」(E-Sail)，其推進不需要任何內部安裝的推進系統。相反，「靜電風帆」將藉助太陽風抵達日球層頂，那裡可以被視作是太陽系的邊界
這一新型推進概念被稱作「日球層頂靜電快速推進系統」(HERTS)，或者直接稱為「靜電風帆」(E-Sail)，其推進不需要任何內部安裝的推進系統。相反，「靜電風帆」將藉助太陽風抵達日球層頂，那裡可以被視作是太陽系的邊界。
一艘緩慢自轉的飛船可以釋放10~20根帶電鋁製導線，形成一個巨大的「靜電風帆」。每條這樣的導線厚度僅有一毫米，但長度達到12.5英裡(約合20公裡)，幾乎和219個足球場相當。
這款「靜電風帆」能夠排斥通過的帶電荷的質子流，從而產生推力。HERTS「靜電風帆」項目的首席科學家，美國宇航局馬歇爾空間飛行中心先進概念辦公室的布魯斯·魏格曼(Bruce Wiegmann)表示：「太陽每時每刻都在以極高的速度釋放出大量質子和電子，速度可以達到每秒400~750公裡。而靜電風帆正是利用這股粒子流實現推進。」
一艘緩慢自轉的飛船可以釋放10~20根帶電鋁製導線，形成一個巨大的「靜電風帆」。每條這樣的導線厚度僅有一毫米，但長度達到12.5英裡(約合20公裡)，幾乎和219個足球場相當
在受控等離子體腔室內進行測試工作，「日球層頂靜電快速推進系統」(HERTS)將測試在帶正電荷的導線作用下質子和電子被吸引和排斥的效率。工程師們還將開展等離子體測試，並改進未來進一步開發靜電風帆所需要模型數據
目前，位於阿拉巴馬州的美國宇航局馬歇爾空間飛行中心已經開始了相關技術實驗，預計這一研究項目將持續至少兩年時間。在這次實驗期間，工程師們將會確定靜電風帆在飛行過程中能夠排斥開的質子數量以及能夠被吸引的電子數量。工程師們還將開展等離子體測試，並改進未來進一步開發靜電風帆所需要模型數據。
關於靜電風帆推進的最初設想來自芬蘭氣象研究所(FMI)的裴卡·詹能博士(Dr Pekka Janhunen)，但研究人員表示想要真正將這一設想變為現實仍然有大量的工作需要去做，目前這項技術距離真正實現應用至少還有10年以上的差距。
隨著飛船逐漸遠離太陽，這款風帆的有效作用面積還會進一步增加，在距離太陽一個天文單位(即地球到太陽的平均距離)處，這款風帆的有效作用面積大約是232平方英裡(約合600.87平方公裡)，但在距離5個天文單位處，其有效面積將增大到大約463平方英裡(約合1199.2平方公裡)。
在一般情況下，太陽光子流的能量隨著和太陽之間的距離增加，其能量會減弱，因此一般認為採用太陽光壓推進技術的飛船到了太陽系的小行星帶範圍外側開始就將很難獲得足夠的推力繼續向外飛行了。
但是靜電風帆利用的是太陽風粒子流(質子和電子)，因此情況完全不同，在小行星帶範圍外側，靜電風帆將能夠繼續向前飛行。魏格曼表示：「我們不必有此擔心，伴隨穩定的質子流和不斷擴大的有效推進面積，甚至在距離太陽遠達16~20天文單位的位置上，我們的飛船仍然將能夠獲得足夠的推力而維持飛行，這已經比採用光壓技術的太陽帆飛船的飛行距離至少超出3倍以上。這樣漫長的加速過程將產生極高的速度。」
當美國宇航局的旅行者-1號飛船在2012年確認跨越日球層頂的時候，這艘飛船在太空裡已經飛行了整整35年之久。而採用這種新型推進技術的未來飛船達成這一目標預計將只需要大約1/3的時間。魏格曼表示：「我們的研究顯示，採用靜電風帆技術推進的飛船將能夠在不到10年的時間裡抵達日球層頂。這將對此類飛船的科學回報效率產生革命性的影響。」
儘管這項技術的設計初衷是為了讓飛船跨越日球層頂，但研究人員們表示其對於太陽系內部的探索同樣意義重大。
魏格曼表示：「隨著研究組深入考察這一技術概念，事情已經逐漸變得清晰，那就是這項技術設計是具有靈活性和可調整性的。未來的任務設計者們可以通過調節導線長度、導線數量以及電壓高低來適應不同的任務目的——或許是內太陽系探索、外太陽系探索或者是飛往日球層頂區域。靜電風帆技術的應用範圍廣闊。」
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180億公裡，探測器在太陽系邊緣受阻力，人類無法飛出太陽系？
這兩個探測器已經飛出了「太陽系」（並不完全是，後面在解釋）進入了星際空間，旅行者1號是2012年、旅行者2號是2018年被宣布離開太陽系的。，也意外發現了旅行者號在這個地方的飛行明顯受阻；也就是說旅行者號探測器來到太陽系邊緣的時候，受到了一種阻力，在阻止它飛出太陽系。 -
180億公裡,探測器在太陽系邊緣受阻力,人類無法飛出太陽系?
這肯定是上世紀人類向外太陽系發射的兩顆探測器：旅行者1號和2號。 這兩個探測器已經飛出了「太陽系」（並不完全是，後面在解釋）進入了星際空間，旅行者1號是2012年、旅行者2號是2018年被宣布離開太陽系的。 -
人類深空宇宙飛行探測器最遠飛到什麼地方?飛出太陽系了麼?
擔負探測太陽系外圍行星的任務。旅行者1號與其姊妹船旅行者2號攜帶的鈽電池（核動力電池）將持續到2025年左右。當電池耗盡之後，他們會停止工作，將繼續向著銀河系的中心前進。2012年「旅行者1號」飛出冥王星引力範圍，正朝著著名的柯伊伯小行星帶前進，截止到2018年，旅行者1號探測已經距離太陽有整整100個天文單位，飛行距離達到200億公裡，成為了迄今為止飛得最遠的人造物體。而旅行者2號與太陽之間的距離也已達77個天文單位（約116億公裡）。這是我們人類迄今為止用科學技術飛行過的最遠距離。 -
旅行者2號:我飛出太陽系了嗎?
經過41年的飛行，旅行者2號探測器脫離了太陽風的範圍，進入一片人類陌生的太空。 美國東部時間12月10日，在美國地球物理聯合會（AGU）年度會議上，NASA旅行者號團隊宣布了這一消息。 那麼，旅行者2號飛出太陽系了嗎？2012年，與旅行者2號同年發射的旅行者1號也飛出了日光層。但是對於這兩個探測器是否飛出太陽系，一直有不同看法。這取決於對太陽系邊界的定義。 -
旅行者1號快要飛出太陽系了?
旅行者1號原本的主要目標是探測木星與土星及其衛星與土星環。後期的任務變為探測太陽風頂，以及對太陽風進行粒子測量。這些發電機已經大大超出了原來的設計壽命，一般認為它們在大約2020年之前仍然可提供足夠的電力令太空船能夠繼續與地球聯繫。在2011年2月長期與旅行者1號保持聯絡的科學家們就發現，它已在之前某個時刻抵達了太陽系邊緣的「過渡區」，這個過渡區就是太陽系與星際空間最後的交界處。 -
什麼叫做太陽風?
快風中的溫度可高達100萬F（800,000 C）。在赤道附近的日冕流光帶上，太陽風以每秒200英裡（300公裡）的速度傳播得更慢。緩慢的風速達到290萬華氏度（160萬攝氏度）。太陽及其大氣由等離子體組成，在極高溫度下是正電荷和帶負電粒子的混合物。但隨著太陽風攜帶的物質離開太陽，它變得更像氣體。 -
旅行者1號本應到達太陽系邊緣,為何至今都沒能飛出太陽系?
萬戶是一個具有開拓精神的人，為了實現升天的夢想，他試圖利用火藥來作為推進動力，最後不幸發生意外身亡。萬戶不僅是中國第一個勇於開拓的人，也可以說是全人類的第一個。現在人類的航天技術已經能夠突破地球的邊界了，甚至還有飛行器到達了太陽系的邊緣。 -
探測太陽系邊際,中國有自己的構想
吳偉仁在會議報告中提出了中國的「兩步走」太陽系邊際探測構想：近期目標是2049年實現對100AU以遠的太陽系邊際探測，開展日球層大尺度三維空間特性及外太陽系典型天體探測、太陽風邊際及鄰近恆星際空間物質特性探測；遠期目標是突破1000AU，抵太陽引力透鏡焦點區域開展太陽引力透鏡效應觀測和廣義相對論驗證。 圍繞近期目標，吳偉仁設想從三個方面著手。 -
太陽繫到底有多大?旅行者1號何時能飛出去?再等17000年
但是柯伊伯帶之外，仍然還有圍繞太陽運行的天體，它們大都是一些彗星，這些彗星被認為都屬於奧爾特雲，因此奧爾特雲被認為是太陽系最外圍的天體結構，那麼如果以奧爾特云為太陽系的外界邊緣來算的話，太陽系的範圍可大了去了，因為奧爾特雲的外圍距離太陽約1光年，這樣來看太陽系的直徑將可達2光年了。 -
旅行者2號為人類傳回了太陽系邊緣的數據,科學家看到後高興不已
旅行者1號早在2012年8月25日就離開了太陽風雲，進入了星際空間。而旅行者2號則是直到2018年12月10日才離開太陽風層進入星際空間。為什麼同時出發的兩個探測器，離開太陽風層的時間先後差了6年左右？其實造成這一切的原因並不是說旅行者2號的速度沒有旅行者1號快，它們的速度是差不多的。 -
旅行者1號是如何飛出太陽系的?它離我們有多遠?
旅行者1號 圖源：NASA截至2012年11月29日，它已經運行了超過35年零2個月。目前它距離地球約1.84 x 10^10公裡，是最遠的人造物體。旅行者1號在太空中遨遊並不斷拓展，按照計劃於1980年結束了第一階段的運行，它被分配的任務是探索太陽系邊界。 -
旅行者2號多久能飛出太陽系?專家:因為它,起碼還需300年!
旅行者2號多久能飛出太陽系？專家：因為它，起碼還需300年！就在2018年的12月10號，美國的有關航天部門對世人宣布在前幾年美國發射的旅行者2號，目前已經到達了距離太陽系之外非常近的星際空間，簡單一點來講的話就是恆星與恆星之間的領域，雖然旅行者2號之前就已經發射出了很多的飛行器，但是畢竟因為當時的技術原因，所以都沒有成功，而到現在來看的話，旅行者2號是我們人類最有希望能夠飛出太陽系的飛行器。 -
旅行者1號飛出太陽系6年後,旅行者2號也飛了出去,進入星際介質
旅行者1號飛出太陽系6年後，旅行者2號也飛了出去，進入星際介質人類在探索宇宙空間的時候，向太陽系內的天體發射了幾百個探測器，除了行星和衛星，還有小行星的探測器。除此之外，還有一種星際旅行的探測器，是為了探索宇宙空間的一種探測器，這其中最為出名的就是旅行者1號，這個飛行器現在已經飛出了太陽系，進入了星際空間中，那麼，旅行者1號到底是個什麼樣的探測器呢？快跟小編一起了解一下吧。旅行者1號是NASA發射的一個外太陽系探測器，它的重量只有815千克，發射與70年代，不過，這麼多年過去了，就算是現在依然還在正常工作。 -
人類到底能不能飛出太陽系?
1977年，NASA發射了著名的「旅行者一號」深空探測器，2013年NASA宣布「旅行者一號」已經飛出了太陽系。看上去，我們人類飛出太陽系這個目標似乎離我們並不遙遠。但事實卻是，所謂的「旅行者一號」飛出了太陽系，僅僅是它飛離了太陽風的作用範圍，離真正太陽系的邊界還差得很遠。嚴格的講，太陽系的邊界應該是「奧爾特星雲」，根據目前的觀測數據，科學家們認為「奧爾特星雲」是一片包裹著整個太陽系的球體星雲，主要由冰質天體組成，其半徑約為1光年。 -
美國航海家1號正在接近太陽系的邊緣
航海家1號宇宙飛船隨時可能飛出太陽系進入星際空間，事實上，它可能已經做到了。 發射於1977年的航海家一號如今距離地球已有170億公裡，現在應該已經接近太陽風頂層，在那裡從太陽發射出的等離子太陽風已經不能抑制來自星際空間的宇宙射線。 -
旅行者1號2號已經飛出太陽系了嗎?太陽系有多大?
目前關於太陽系邊界有著多種定義，其中一種是太陽風的範圍，而日光層（日球層）是太陽風發生作用的最大範圍，所謂日光層就是源源不斷的高速太陽風粒子與星際介質粒子碰撞撞，在星際空間中推出的一個氣泡。由於太陽以220km/秒的速度在繞銀河系中心運動，日光層並非對稱的球形，而是類似「彗星形狀」。 -
42年的旅行後,「旅行者號」傳回:太陽系邊緣溫度高達31000度!
為了揭開這個神秘的面紗，美國宇航局於1977年先後發射了兩艘探測飛船：旅行者一號以及旅行者二號無人，其目的有兩個，一是希望在探索太陽系的同時能夠「偶遇」地外生命，其二則是走出太陽系，去探索宇宙的更深處。經過了42年的漫長旅行後，這兩艘宇宙飛船已經飛越了太陽系的內邊緣，除了無法擺脫太陽的巨大引力外，它們已經基本上不再受到這顆恆星的任何影響。 -
有哪些國家已經飛出了太陽系？按廣義太陽系範圍，一個都沒有哦
有哪些國家已經飛出了地球？也許界定這個工作似乎不難，因為這有一個標準，按成功發射衛星論即可，再不濟以越過卡門線也可以，因為在卡門線以上就按太空論，那麼跨越跨門線也就飛出了地球！但太陽系卻是非常模糊的概念，因為不同的標準下太陽系的範圍是不同的！一、太陽繫到底有多大？