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科学探索

每秒6万公里,以太阳光为动力的光帆飞船,究竟有多厉害?

科学探索宇宙观察2023-06-10

直径930亿光年的可观测宇宙,是人类目前已知的规模最大的“有意义”的场所,其内数万亿个星系与数万亿倍于星系数量的恒星们,共同造就了宇宙的璀璨。

看到这里你也许会觉得人类大脑的思想范围更大,比宇宙大得多,但可惜的是大脑的思想范围再大也是没有意义的,无法对宇宙所处的客观世界产生直接影响,因此在宇宙面前,人类文明以及地球和太阳系都不特殊,都很平庸。

以目前的航天器万分之一光速的巡航速度来看,人类连遨游半径一光年的太阳系都做不到,前往最近的38万公里外的月球需要一周时间,前往火星则需要半年时间,早在1977年就发射升空的旅行者系列探测器到今天也才飞了220亿公里左右,还得再飞3万年才能离开半径一光年的太阳系。

那么有没有一种技术,能在目前的科技水平下实现遨游太阳系甚至是前往其他恒星系的目标呢?

或者说有没有什么技术,能让航天器的速度从目前的万分之一光速,提升到百分之一光速甚至十分之一光速呢?

顾名思义,光帆飞船就像大航海时代的风帆战列舰一样,本身没有太多的燃料甚至是没燃料,前进全靠自然界本身就有的动能,在地球上这种动能是大气环流带来的风,而在宇宙中就是恒星们发出的光子了。

根据爱因斯坦在上个世纪的研究,具备波粒二象性的光子虽然没有静止质量,但以每秒30万公里飞行的光子是可以对其他物体施加压力或者说推力的,这种压力被称为光压。

如果我们在地球之外的太空中展开一面巨大的反光膜,那么太阳光压就会推动这张反光膜使其不断前进,理论上只要太阳光足够强,反光膜的面积足够大质量足够轻,那么这张薄膜的速度最快能达到光速的五分之一,也就是每秒六万公里。