以人类一生的规模航行到星星可能只是选择合适的风的问题。
加拿大麦吉尔大学和美国 Tau 零基金会的研究人员提出了一种跨越星际空间非凡距离的新方法,无需任何材料,并受到海鸟的启发。
到目前为止,太空旅行最有前途的解决方案之一是利用来自太阳的星光光谱。 尽管影响很小,但其数量和速度使得光子成为一种有趣的能量来源,可以在短时间内建立穿越光年真空所需的高速。
太阳帆技术的创新多年来,与在我们内部太阳系的恶劣环境中。
尽管功能齐全,但太阳帆都有一个共同的缺点:帆本身。 太阳帆必须延伸数米才能捕获推进飞船所需的光子。
他们还需要正确的形状和材料来将每个光子的微小动量转化为运动。 而且它们需要足够好的散热能力,以免变形和断裂。
这不仅是材料科学中的一个令人头疼的问题,也是一个令人头疼的问题。 所有这些要求都会增加质量。 即使使用已知的最轻的材料,我们利用太阳辐射所能达到的最快速度也是刚刚超过 2%光速,意味着到达最近的恒星仍然需要几个世纪。
不用说,如果我们能放弃帆的一部分,航行到星星会容易得多。
幸运的是,另一种强风从太阳表面吹来,它不是由光子组成,而是由离子等离子体组成,被。
尽管从太阳发出的高速电子和质子比光子少得多,但它们的带电质量具有更大的冲击力。
对于典型的帆来说,这些颗粒通常是一个问题,它们会将电荷传递到材料表面,就像冬天羊毛毛衣上的静电一样,产生阻力并改变帆的形状。
然而,任何曾经尝试将磁体磁极推在一起的人都知道,电磁场可以提供阻力,而不需要大的固体表面。
所以,再见了闪亮的材料,你好。 理论上,一根几米长的电缆就可以产生一个足够宽的场,使太阳的带电风偏转数十到数百公里的范围。
该系统的作用更像是一个磁力降落伞,由每秒接近 700 公里(约 430 英里)或略低于光速四分之一的粒子流拖动。
这还不错,但正如信天翁等鸟类所知,当谈到高空飞行时,风并不会限制速度。
通过以不同速度移动的气团进出,海鸟可以利用所谓的“逆风”能量来获取逆风的能量。动态翱翔在返回原来的轨迹之前获得速度。
在终止冲击的“逆风”中使用类似的技巧?天文学家使用对比恒星风来定义太阳系的边缘? 磁帆可以超过太阳风的速度,有可能使其达到仅基于辐射的太阳帆的范围。
尽管这项技术最初看起来可能并不比“传统”太阳帆方法快得多,但星际空间边缘的其他形式的湍流可能会提供更大的推动力。
即使没有动态翱翔的轻轻推动,可行的基于等离子体的技术也可以让立方体卫星四处飞翔在几个月而不是几年内。
就像过去的航海时代一样,我们可以通过多种方式利用冲刷浩瀚太空的洋流。
尽管如此,海鸟还是为我们指明了道路。
这项研究发表于空间技术前沿。