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电动帆10年后可以利用太阳风质子把太空飞船推向

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电动帆10年后可以利用太阳风质子把太空飞船推向

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美国科学家们正在开发一种叫做“电动帆”的推进器,这种推进器可以利用太阳风质子与电子以及其他颗粒来当做推进作用,可以将使大型物体推进到太空,ps:太阳流出物质为1小时160万公里的,这种推进器可以在10后可以将太空飞船推进到宇宙中去。

“电动帆”宇宙飞船推进系统可利用太阳风将宇宙飞船以前所未有的速度送到太阳系边缘

理论上来说高电压在电线上,取向垂直于太阳风的流动,会反弹流动的质子,造成电线上的反作用力,同时被导向远离太阳,NASA阿拉巴马州亨茨维尔马歇尔太空飞行中心的Les Johnson在100年星舰讨论会(100-Year Starship Symposium)上对于这电动帆概念说"这对于探险深太空看起来非常的有前途。”

美国国家航空航天局日前开始对具有革新性的“电动帆”宇宙飞船推进系统方案进行测试。这种推进系统可利用太阳风使飞船以前所未有的速度进行星际航行,并能降低其对燃料的依赖。

HERTS团队表示他们会尽快进行等离子室测试,未来的一两年里就可以走到哪个模型可以实现这个功能,

NASA马歇尔太空飞行中心工程师、“电动帆”项目负责人布鲁斯·维格曼介绍,太阳可以非常高的速度(每秒400公里到750公里)向太阳风中释放质子和电子,而“电动帆”将利用这些质子推进飞船高速行进。

他们还表示 “这个计划可以在2025到2030年之间实行,这比任何近期与中期的深太空任务推进器要更有效率,与太阳圈科学任务很搭配。”

据NASA官网消息,这种系统由10到20根通电的铝制导线从宇宙飞船的中心延伸出来,形成一个巨大的、圆形的“电动帆”,它可以在静电状态下排斥太阳风中高速运动的质子。质子遭到排斥的同时会形成动量的交互,从而给宇宙飞船带来推力。

Johnson是太阳风静电快速传输系统(Heliopause Electrostatic Rapid Transit System ,HERTS)的主要调查员,这是一个获得NASA创新先进概念(NASA Innovative Advanced Concepts ,NIAC)计画两次补助的电动帆研究。HERTS团队也包含了芬兰气象研究所的Pekka Janhunen,他在2006年想出了电动帆的概念。

“电动帆”上每根铝制导线都又细又长,直径只有1毫米,但长度接近12.5英里。它们张开后的大小差不多有219个足球场那么大。宇宙飞船每小时会缓慢地旋转一周,离心力会保持这些导线处于张开状态。

一个预期中的电动帆会有10到20条电线,每条0.6到20公里长,而且非常细,只有25微米的直径(人髮大约50微米宽)。探测器会旋转让这些电线拉紧。

这次测试将使用高强度太阳能环境测试系统,目的是检验质子和电子与带正电的导线发生碰撞的速率。实验还将测试被导线吸引的电子。这一信息将被用于研发“电动帆”所需要的“电子枪”,它可以驱逐宇宙飞船上多余的电子来保持导线的电压正偏差——这对推进系统的运转十分关键。

“经过好几个月,这小小的力量可以让太空船加速到不可思议的速度,可能是每秒100到150公里(20到30AU/年)。”

“电动帆”的概念最初由芬兰气象研究所研究员佩卡·鉴胡能提出。这一概念的发展获得NASA创新先进概念计划的支持。2015年“电动帆”项目进入NIAC计划第二阶段,并获得50万美元的资金用于进行为期两年的调查研究。

电动帆跟太阳能帆技术有点像,两者都不需要燃料,但太阳能帆技术利用太阳的辐射压力,而不是太阳风,而它是用高反射材料,并不是带电的电线。

目前制造“电动帆”飞船推进系统所需要的技术还处于较低的准备水平。如果两年内在等离子体测试、模型建立和导线研发等方面的研究证明这种方案可行的话,设计制造这种新型的飞船推进系统还需要大量工作去做。这种技术进入实际应用阶段可能至少需要10年时间。

电动帆太空船可以比太阳能帆航行的还要远,电动帆可以让探测器到达太阳层顶(太阳圈影响力的顶端,太阳风与星际物质碰撞的地方)在10年内,比太阳能帆要快1倍。

但电动帆是否可行还未确定。电动帆探测器会需要一种叫电子枪的设备,让电线保持正电(不然太阳风的电子会让推进器毁坏)。他们还无法确定电动帆的电子枪会需要多少能量。等离子里的物质如何充电的两个模型给的结果非常不一样。Johnson说:其中一个结果说需要适当的量,另一个结果说船上无法实际的製造这么多的能量。

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