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科學(xué)家開發(fā)出新型激光帆 偏離激光束時(shí)可自動(dòng)糾正方向 目前，由化學(xué)反應(yīng)驅(qū)動(dòng)的傳統(tǒng)火箭仍然是太空推進(jìn)方法的主流形式。然而，它們的效率還遠(yuǎn)不足以使航天器在人類有生之年到達(dá)另一顆恒星。比方說，雖然半人馬座阿爾法星是離地球最近的恒星系統(tǒng)，但它距離地球仍然有4.37光年，這相當(dāng)于41.2萬億多公里，是地日距離的27.6萬多倍。這相當(dāng)于什么概念呢?美國國家航空航天局(NASA)的旅行者1號(hào)(Voyager 1)探測(cè)器于1977年發(fā)射，2012年才抵達(dá)星際空間，如果探測(cè)器的方向正確的話(更何況現(xiàn)在并不正確)，它需要大約7.5萬年的時(shí)間才能抵達(dá)半人馬座阿爾法星。  目前宇宙飛船使用的所有推進(jìn)器都有一個(gè)共同的問題，那就是它們攜帶的推進(jìn)劑都有質(zhì)量。長途太空旅行需要大量的推進(jìn)劑，使得航天器變得很重，而這反過來又需要更多的推進(jìn)劑，使它們變得更重。宇宙飛船越大，這個(gè)問題就越嚴(yán)重。 此前的研究表明，“光帆”技術(shù)可能是其中一種可以在人類有生之年將探測(cè)器送到另一顆恒星的技術(shù)可行方法。雖然光不會(huì)產(chǎn)生太大的推力，但科學(xué)家們一直認(rèn)為，光產(chǎn)生的一點(diǎn)點(diǎn)推力可能也會(huì)產(chǎn)生重大影響。事實(shí)上，大量的實(shí)驗(yàn)也表明，只要有足夠大的鏡子和足夠輕的飛船，“太陽帆”就可以依靠陽光來推進(jìn)。 耗資1億美元的“突破攝星計(jì)劃”(Breakthrough Starshot)曾經(jīng)于2016年宣布，計(jì)劃向半人馬座阿爾法星(Alpha Centauri)發(fā)射大量微芯片大小的宇宙飛船，每艘飛船都配有非常薄、反射性極強(qiáng)的帆，而且這些飛船將會(huì)由有史以來最強(qiáng)大的激光推進(jìn)。按照該計(jì)劃，這些小飛船將會(huì)以20%光速的速度飛行，大約在20年之后就可以到達(dá)半人馬座阿爾法星。 但使用激光帆有一個(gè)問題，如果激光帆偏離了推進(jìn)激光束的方向，它們就可能會(huì)嚴(yán)重偏離目標(biāo)(在“突破攝星”計(jì)劃中，至少在最初階段，激光束將會(huì)以地球?yàn)榛?。而現(xiàn)在，科學(xué)家們已經(jīng)設(shè)計(jì)并測(cè)試了一種新的帆，這種帆在原理上可以自動(dòng)地在所需的幾分鐘內(nèi)保持在激光束的中心，使航天器能夠在星際旅行甚至是恒星際旅行中保持航向。 這種新型的帆依賴于一種被稱為衍射光柵的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)最常見的地方就是在CD和DVD上。衍射光柵是一種覆蓋一系列規(guī)則細(xì)微凸起或狹縫的表面，它們可以散射或衍射光，使不同波長或顏色的光向不同的方向傳播。 在CD或DVD上，信息以不同長度的細(xì)微凹坑作為編碼形式，這些凹坑排列在相同寬度和相同距離的行中，然后激光束就可以掃描這些磁盤來讀取數(shù)據(jù)。這些行在CD和DVD的鏡面上形成一個(gè)衍射光柵，可以將白光分解成許多顏色，形成人們?cè)谶@些光盤上看到的彩虹圖案。 |
