美研发“太阳风推进”革命性技术:10年飞出太阳系

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美国宇航局(NASA)的工程师们日后 日后日后刚开始了了测试新型空间推进系统,一旦成功,它将有望将人类的探索范围拓展至恒星际空间。

这些 系统将利用太阳释放出的极少量粒子产生的推力,实现史无前例的加速。研究人员们指出,采用这些 推进法律法子的新型飞船将也能在短短10年内飞抵日球层顶,而采用1970年代技术发射的旅行者号飞船完成这些 路程则整整耗费了35年的时间。日球层顶是太阳风作用逐渐终止,空间环境逐渐向恒星际空间过渡的边界层。

这些 新型推进概念被称作“日球层顶静电快速推进系统”,日后 直接称为“静电风帆”,其推进不还要任何內部安装的推进系统。相反,“静电风帆”将借助太阳风抵达日球层顶,那能也能也能被视作是太阳系的边界。

一艘缓慢自转的飞船能也能释放10~20根带电铝制导线,形成有3个多 巨大的“静电风帆”。每条另有3个多 的导线深度1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“静电风帆”也能排斥通过的带电荷的质子流,从而产生推力。HERTS“静电风帆”项目的首席科学家,美国宇航局马歇尔空间飞行中心先进概念办公室的布鲁斯·魏格曼表示:“太阳每时每刻总要以极高的下行速率 释放出极少量质子和电子,下行速率 能也能达到每秒400~7400公里。而静电风帆正是利用这股粒子流实现推进。”

目前,存在亚拉巴马州的美国宇航局马歇尔空间飞行中心日后 日后日后刚开始了了了相关技术实验,预计这些 研究项目将持续为宜两年时间。在这次实验期间,工程师们日后 确定静电风帆在飞行过程中也能排斥开的质子数量以及也能被吸引的电子数量。工程师们还将开展等离子体测试,并改进未来进一步开发静电风帆所还要模型数据。

关于静电风帆推进的最初设想来自芬兰气象研究所(FMI)的裴卡·詹能博士,但研究人员表示日后 真正将这些 设想变为现实仍然有极少量的工作还要去做,目前这项技术距离真正实现应用为宜还有10年以上的差距。

随着飞船逐渐远离太阳,这款风帆的有效作用面积总要进一步增加,在距离太阳有3个多 天文单位(即地球到太阳的平均距离)处,这款风帆的有效作用面积为宜是232平方英里(约合4000.87平方公里),但在距离3个天文单位处,其有效面积将增大到为宜463平方英里(约合1199.2平方公里)。

在一般情况表下,太阳光子流的能量随着和太阳之间的距离增加,其能量会减弱,日后 一般认为采用太阳光压推进技术的飞船到了太阳系的小行星带范围外侧日后日后刚开始了了就将没能获得足够的推力继续向外飞行了。

日后 静电风帆利用的是太阳风粒子流(质子和电子),日后 情况表详细不同,在小行星带范围外侧,静电风帆将也能继续向前飞行。魏格曼表示:“大家未必有此担心,伴随稳定的质子流和不断扩大的有效推进面积,甚至在距离太阳远达16~20天文单位的位置上,大家的飞船仍然将也能获得足够的推力而维持飞行,这日后 比采用光压技术的太阳帆飞船的飞行距离为宜超出3倍以上。另有3个多 漫长的加速过程将产生极高的下行速率 。”

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日后,这艘飞船在太空里日后 飞行了整整35年之久。而采用这些 新型推进技术的未来飞船达成这些 目标预计将只还要为宜1/3的时间。魏格曼表示:“大家的研究显示,采用静电风帆技术推进的飞船将也能在能也能了10年的时间里抵达日球层顶。这将对此类飞船的科学回报下行速率 产生革命性的影响。”

尽管这项技术的设计初衷是为了让飞船跨越日球层顶,但研究人员们表示其对于太阳系內部的探索同样意义重大。

魏格曼表示:“随着研究组深入考察这些 技术概念,事情日后 逐渐变得清晰,那就是这项技术设计是具有灵活性和可调整性的。未来的任务设计者们能也能通过调节导线长度、导线数量以及电压高低来适应不同的任务目的——或许是内太阳系探索、外太阳系探索日后 是飞往日球层顶区域。静电风帆技术的应用范围广阔。”