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　　科技黑板報內容資料400年前天文學家的設想——太陽帆船

著名天文學家開普勒在400年前就曾設想不要攜帶任何能源，僅僅依靠太陽光能就可使宇宙帆船馳騁太空。但太陽帆飛船這一概念到20世紀20年代才明晰起來。1924年，俄國航天事業的先驅康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基和其同事弗里德里希·燦德爾明確提出“用照到很薄的巨大反射鏡上的陽光所產生的推力獲得宇宙速度”。正是燦德爾首先提出了太陽帆——一種包在硬質塑料上的超薄金屬帆的設想，成爲今天建造太陽帆的基礎。

人們知道，光是由沒有靜態質量但有動量的光子構成的，當光子撞擊到光滑的平面上時，可以像從牆上反彈回來的乒乓球一樣改變運動方向，並給撞擊物體以相應的作用力。單個光子所產生的推力極其微小，在地球到太陽的距離上，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，爲了最大限度地從陽光中獲得加速度，太陽帆必須建得很大很輕，而且表面要十分光滑平整。“宇宙”1號的太陽帆面積爲530.93平方米，與光壓獲得的推力僅爲255克。

如果太陽帆的直徑增至300米，其面積則爲70686平方米，由光壓獲得的推力爲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噸的推力就能把重約5噸的航天器送到太陽系以外。

由於來自太陽的光線提供了無窮盡的能源，攜有大型太陽帆的航天器最終可以以每小時24萬公里的速度前進。這個速度要比當今以火箭推進的最快航天器快4—6倍。即比第二宇宙速度快6倍，比第三宇宙速度快4倍。

理解這一點並不難。因爲在太空中運行的航天器處於失重狀態，又無空氣阻力，只要加少許力的作用，就會改變運動方向和速度。比如，發射靜止軌道衛星時衛星先進入大橢圓地球轉移軌道，待其運行到赤道上空3.6萬公里的最大高度時，遙控指令啓動星上遠地點發動機工作，後者產生的推力僅爲幾十千克，卻能使幾噸重的衛星移入靜止軌道併到達預定位置。原因就是這後加的推力使衛星產生新的速度，與原來的運動速度合成之後形成的最終速度爲每秒3.075公里。太陽帆接受光壓的作用，它不僅可在需要時改變航天器的運行軌道，而且能不斷加速飛行。

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