据美国航天网2015年11月9日报道,未来十年内,机器人航天器将可能利用太阳风以前所未有的速度飞向星际空间。目前,研究人员正在研发“电动帆”(e-sail)推进系统,可以利用太阳风,即从太阳发出的以超过160万千米/时的速度飞行的质子流、电子流和其他带电粒子流。10月30日,NASA马歇尔航天飞行中心列斯·约翰逊在百年星舰研讨会上提出,e-sail概念对于未来超深空探索有巨大应用前景。
约翰逊是 “日球顶层静电快速运输系统” (HERTS)项目的联合首席研究员,该项目是e-sail研究与发展项目,已获得NASA“创新先进概念”(NIAC)项目的两轮投资。约翰逊表示,未来e-sail航天器预计将配备10-20根极细缆线,每根长度为1-20千米,直径仅25微米。探测器可能会保持旋转,以使这些缆线绷紧。对缆线施加方向与太阳风流向垂直的高压正偏压,可使质子流偏转方向,对缆线造成反作用力,并可将航天器径向推离太阳。在几个月的时间内,这种小作用力可使航天器加速到极高速度,接近100-150千米/秒,或20-30 AU/年(1AU为地球与太阳之间的距离)。
e-sail概念有些类似于太阳帆技术,例如,两者都不需要推进剂。但太阳帆航天器利用太阳的辐射压力,而不是太阳风,并且它们会部署高反射材料的帆板,而不是带电的缆线。HERTS团队的工作显示,e-sail可在10年内使探测器抵达日球顶层(太阳影响范围的边缘地区,太阳风在这里撞击星际介质),其速度是太阳帆的两倍。
但目前尚不清楚e-sail是否可行。e-sail探测器将需要配备称为“电子枪”的装置,以保持其缆线带正电。否则,通过太阳风抵达的电子将破坏推进系统。项目团队不确定在e-sail航天器上运行电子枪将需要多少能量。约翰逊表示,关于材料如何在等离子体中充电的两个竞争模型给出了不同的结果,一个模型显示所需能量是适量的,另一个模型显示没有现实方法可以生成如此多的星载能量。HERTS团队很快将执行等离子体模型槽试验,并将在未来一两年内获悉哪个模型能更好地反映现实。如果e-sail确实可行,它将能在不久的将来为航天器提供动力,推动其驶向太阳系外部。
HERTS团队表示,HERTS方案将能在不到十年的时间内提供独特能力,以探索日球顶层和太阳系外层。它将比其他任何近期和中期的推进系统方案能更有效地用于深空任务,良好地适用于日球科学有效载荷,可能在2025-2030年的时间框架实现。(中国国防科技信息中心 冯云皓)