“電動太陽風(fēng)帆”纜繩問世

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從理想到現(xiàn)實，從2006年到2013年，芬蘭人成功了。不需要燃料和推進器，清潔高效，物美價廉……電帆的確非常給力；不僅如此，這件“神器”還將遠遠提高我們所能想象的人造設(shè)備的速度極限。電帆的出現(xiàn)將為人類的太空之旅帶來一場“革命”。今明兩年的后續(xù)檢測，吸引著我們的眼球。如果一切順利，人們利用太陽風(fēng)來推進衛(wèi)星航天器的夢想即將成真。

芬蘭昆普拉空間中心研究人員派卡·揚胡寧博士在2006年首次提出一種新型宇航動力系統(tǒng)，其被稱為“電動太陽風(fēng)帆”，原理為利用太陽風(fēng)產(chǎn)生電力，從而推動航天器前進。如今，芬蘭赫爾辛基大學(xué)電子研究實驗室利用超聲波焊接技術(shù)，成功造出了一條長1公里的“電動太陽風(fēng)帆”纜繩。

一整張電帆由50根到100根細長的導(dǎo)電金屬絲構(gòu)成，每根約25微米至50微米粗細，長20公里。此外，航天器上還要有一個太陽能電子槍（功率約幾百瓦），以保持自身和電纜帶高壓正電（通常為20千伏），其電場會伸入周圍太陽風(fēng)等離子內(nèi)約100米，太陽風(fēng)中的帶電粒子一進入電場就會受到巨大撞擊，由此產(chǎn)生的相互作用將太陽風(fēng)的動量傳遞給航天器。相互作用產(chǎn)生的推力是巨大的，而且?guī)缀醪粨p耗推力，基本能無限地運動下去。

而要把這么細的金屬線焊在一起是不可能的。此項研究負責(zé)人、赫爾辛基大學(xué)物理系的愛德華·海格斯托姆說，他們在世界上率先用超聲波焊接技術(shù)將鋁絲連在一起，造出了這種電纜。

電纜生產(chǎn)是全自動化的，由計算機控制。目前的生產(chǎn)速度是每小時大約3米，通過光學(xué)實時檢測，檢查每個連接點以保證質(zhì)量。將來生產(chǎn)速度還會提高，并在生產(chǎn)過程中確保質(zhì)量。由于地心引力作用，電纜在太空中會被拉直，由此整張電帆產(chǎn)生的拉力只有5克，而赫爾辛基大學(xué)制造的電纜，線—線焊接點能承受10克的拉力。

這些電纜將很快在太空中見到效果。首先使用它的是愛沙尼亞的小型衛(wèi)星ESTCube-1，這顆衛(wèi)星將于3月發(fā)射，使用纜長15米的電帆，研究人員將對其推動力進行檢測。這是一個突破性進展，迄今還沒人對理論預(yù)測的電帆推動力進行實驗檢測。