太阳帆飞船设想400年前的设想开普勒400年前的设想渐成真:太阳光压提供推力著名天文学家开普勒在400年前就曾设想不要携带任何能源,仅仅依靠太阳光能就可使宇宙帆船驰骋太空。但太阳帆飞船这一概念到20世纪20年代才明晰起来。太阳帆 1924年,俄国航天事业的先驱康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基和其同事弗里德里希·灿德尔明确提出“用照到很薄的巨大反射镜上的阳光所产生的推力获得宇宙速度”。正是灿德尔首先提出了太阳帆——一种包在硬质塑料上的超薄金属帆的设想,成为今天建造太阳帆的基础。 辐射计开普勒关于光有压力的探索最早可以追溯到17世纪,1619年开普勒猜测彗星的尾巴之所以背向太阳,是因为存在一种太阳风将其吹开,现在知道导致彗尾背向太阳的原因主要是阳光的压力,所以开普勒的猜想可以作为第一个牵涉到光压领域的论述。后来牛顿主张的光微粒说则很自然地引进了光压的概念,但不久光波的概念就开始普及,光压也就失去了生存的空间。即使如此,仍旧有众多实验物理学家试图以实验证明光具有压力。例如1873年威廉·克鲁克斯(WilliamCrookes)就设计了辐射计。旁边的图就是辐射计,在一个半真空的容器内有这样的四片金属叶片,它们都是一面涂黑,另外一面是涂白,然后放置于针尖上。用光源照射它就会使它们开始旋转,克鲁克斯由此认为发现了光压。但实际上,这是空气分子的压力导致,由于容器内没有抽空,所以黑色部分吸收热量导致的温度增高会加热这面的空气分子,使之热运动加快,对于叶片的压力大;而白色部分吸收热量少温度低,这面的空气分子热运动慢,压力就小,其综合效果就是叶片开始旋转。简单来说,光粒子“打”到太阳帆上,会产生反作用力,在地球由于有空气阻力,这个力非常小,但在太空,阻力为0,太阳帆的速度便会很可观,而且这个速度会叠加,也就是说,阿波罗号到月球需要3天左右,而太阳帆则需一个月,但如果去火星,阿波罗号至少要几年,而太阳帆只需几个月。 别捷列夫的实验列别捷夫真正证实光压存在的实验就是1899年时列别捷夫所做的实验,左图是他的实验工具: 细金属片R放置于真空的容器G中,B点产生电弧光然后通过透镜组C、D、K、W到达反射镜组,最后经过一系列反射照射到真空中的细金属片R。通过挪动S1反射镜的位置可以让光从右侧入射,或者从左侧入射照到细金属片R的背面。P1可以转送部分光线到热电偶T,从而测量能量的大小。列别捷夫的实验结果和分析发表在1901年出版的论文《光压的实验研究》(ExperimentalResearchonLightPressure)上,。他们的光压实验宣布了光波动说的完结,成为光量子学说的基础。编辑本段太阳帆飞船原理简介人们知道,光是由没有静态质量但有动量的光子构成的,当光子撞击到光滑的平面上时,可以像从墙上反弹回来的乒乓球一样改变运动方向,并给撞击物体以相应的作用力。单个光子所产生的推力极其微小,在地球到太阳的距离上,,还不到一只蚂蚁的重量。因此,为了最大限度地从阳光中获得加速度,太阳帆必须建得很大很轻,而且表面要十分光滑平整。“宇宙”,与光压获得的推力仅为255克。数据 如果太阳帆的直径增至300米,其面积则为70686平方米
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