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  • 1 # 航小北的日常科普

    航空航天專業的同學來回答一下這個問題。

    雖然光子是沒有質量的,但是光確實有動量的,所以當光線照射到一個物體上併發生反射的時候會對物體產生一個向前的推力,這個原理跟風吹到帆上會產生推力類似,所以透過反射光線前進的裝置就叫做“光帆”。【如下圖所示,就是設想之中的光帆】

    但是跟真正的帆船有一個不同的地方,光能夠產生的向前的推力實在是小的可憐。

    根據計算,光在一平方米帆面上產生的推力只有0.9達因,還不到一隻螞蟻的重量。因此,為了最大限度地從Sunny中獲得加速度,太陽帆必須建得很大很輕,而且表面要十分光滑平整。

    但是光帆有一個非常大的好處,就是光帆產生的推力是源源不斷的——只要光帆張開了,宇宙飛船就可以一直加速(因為宇宙中幾乎沒有阻力,所以無論這個推力有多麼小,飛船都可以緩慢地加速),在長時間的加速之後,透過光帆推進的飛船甚至於可以達到每小時24萬公里,這個速度足夠宇宙飛船以高速飛出太陽系了。

    而且不得不說,光帆推進技術是目前比較靠譜的空間旅行的方法。

    光帆能否在太空中工作這件事情已經被驗證了,答案是能。

    日本科學家在2010年的時候發射了一顆名叫IKAROS的衛星,這顆衛星就是依靠光帆來工作的,並且取得了成功,驗證了這種技術的可行性。下圖就是IKAROS的模型。

    當然了,IKAROS的光帆還是太小了,只有14m*14m這麼大,產生的推力依然是微不足道的。

    而根據推測,光帆的直徑增至300米,其面積則為70686平方米,由光壓獲得的推力才僅僅為0.034噸。根據理論計算,這一推理可使重約0.5噸的航天器在二百多天內飛抵火星。若太陽帆的直徑增至2000米,它獲得的1.5噸的推力才能把重約5噸的航天器送到太陽系以外。

    所以光帆作為一種可能的星際宇航的方式,還有待進一步的發展。

  • 2 # 來看世界呀

    光帆飛行器已經實驗證實了,只是推力小的可憐,無法替代化學燃料推進器,換用鐳射束推進可以獲得更大推力,但需要建設一個規模不小的鐳射矩陣,耗資大。

    光在撞到物體時會產生很微弱的推力,利用這種原理製造光帆飛行器就可以利用光推動,在太陽系較內側的地方光照還算比較強,利用太Sunny就可以對可以對探測器進行持續的加速,但也由於推力有限,目前只能實現體積質量較小的飛行器。日本2010年發射了光帆推動的衛星,但可以看到體積還比較小,能夠攜帶得裝置很有限,探測範圍也就很有限。

    “突破射星計劃”是比較出名的,是霍金站臺和一些科學家和富豪商討搞的探測專案,具體實施了沒還不大清楚,但這個計劃的目的是製造一個體積不到一立方厘米的微型探測器,同時建設一個鐳射矩陣,先把探測器發射到地球軌道,然後再用鐳射矩陣加速到光速10%左右,這樣可以幾十年內到達4.2光年外的半人馬α三星。但“悟空他要吃我,還只是一個計劃”。

    在短時間內光帆推進器難以實用,時間太久可控核聚變又出來了,那個時候還需要光帆嗎?還有離子推進器呢。只有在實驗中獲得無與倫比的優勢,未來才會被大範圍應用。

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