科學家開發(fā)出新型激光帆 偏離激光束時可自動糾正方向
一項新的研究發(fā)現(xiàn),宇宙飛船可以利用一種激光帆飛向遙遠的恒星,這種激光帆表面類似于CD和DVD,可以幫助宇宙飛船保持在激光束的中心。 目前,由化學反應驅(qū)動的傳統(tǒng)火箭仍然是太空推進方法的主流形式。然而,它們的效率還遠不足以使航天器在人類有生之年到達另一顆恒星。比方說,雖然半人馬座阿爾法星是離地球最近的恒星系統(tǒng),但它距離地球仍然有4.37光年,這相當于41.2萬億多公里,是地日距離的27.6萬多倍。這相當于什么概念呢?美國國家航空航天局(NASA)的旅行者1號(Voyager 1)探測器于1977年發(fā)射,2012年才抵達星際空間,如果探測器的方向正確的話(更何況現(xiàn)在并不正確),它需要大約7.5萬年的時間才能抵達半人馬座阿爾法星。 目前宇宙飛船使用的所有推進器都有一個共同的問題,那就是它們攜帶的推進劑都有質(zhì)量。長途太空旅行需要大量的推進劑,使得航天器變得很重,而這反過來又需要更多的推進劑,使它們變得更重。宇宙飛船越大,這個問題就越嚴重。 此前的研究表明,“光帆”技術可能是其中一種可以在人類有生之年將探測器送到另一顆恒星的技術可行方法。雖然光不會產(chǎn)生太大的推力,但科學家們一直認為,光產(chǎn)生的一點點推力可能也會產(chǎn)生重大影響。事實上,大量的實驗也表明,只要有足夠大的鏡子和足夠輕的飛船,“太陽帆”就可以依靠陽光來推進。 耗資1億美元的“突破攝星計劃”(Breakthrough Starshot)曾經(jīng)于2016年宣布,計劃向半人馬座阿爾法星(Alpha Centauri)發(fā)射大量微芯片大小的宇宙飛船,每艘飛船都配有非常薄、反射性極強的帆,而且這些飛船將會由有史以來最強大的激光推進。按照該計劃,這些小飛船將會以20%光速的速度飛行,大約在20年之后就可以到達半人馬座阿爾法星。 但使用激光帆有一個問題,如果激光帆偏離了推進激光束的方向,它們就可能會嚴重偏離目標(在“突破攝星”計劃中,至少在最初階段,激光束將會以地球為基地)。而現(xiàn)在,科學家們已經(jīng)設計并測試了一種新的帆,這種帆在原理上可以自動地在所需的幾分鐘內(nèi)保持在激光束的中心,使航天器能夠在星際旅行甚至是恒星際旅行中保持航向。 這種新型的帆依賴于一種被稱為衍射光柵的結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)最常見的地方就是在CD和DVD上。衍射光柵是一種覆蓋一系列規(guī)則細微凸起或狹縫的表面,它們可以散射或衍射光,使不同波長或顏色的光向不同的方向傳播。 |