太陽帆技術將助力人類的深空探索
在廣闊的太空中，太陽帆可以像帆船利用風能那樣利用太陽能。而一項新研究表明，這種技術有望成為探測太陽系中兩顆冰凍衛星（木衛二和土衛二）生命蹤跡的解決方案，且成本完全可控。
能夠幫助人類探索太空的太陽帆技術（圖片來自網路）
瑪納斯維林加姆是佛羅裏達理工學院的天體生物學家，他為本文的采訪者做了這方面技術的介紹：
傳統的火箭需要攜帶大量燃料產生推力，而太陽帆只需要利用陽光產生的推力在太空中巡航。這是因為當光子轟擊到太陽帆表面時，會賦予其動力。因此，陽光的作用就像風一樣。
光子產生的推力雖然微弱，但卻是持續不斷的，這意味著它們可以將太陽帆探測器加速到傳統火箭無法達到的速度。而傳統火箭由於需要攜帶推進劑，其速度反而受到限制，並且會導致飛行器尺寸的增加。太陽帆依賴陽光來獲得動力，因此它們無需攜帶燃料。
當前各種傳統火箭由於需要攜帶大量燃料，這導致其最大速度受限（圖片來自網路）
由於太陽帆依賴於陽光，因此它們的使用場景也會局限在太陽系內部那些陽光充足的地方。但是至少在理論上，如果在地球上或者拉格朗日點（在這個位置的裝置可以保持位置的相對穩定）部署一系列微型雷射器，則可以為太陽帆提供額外的動能，將其推離太陽系。
雷射推動的太陽帆示意圖（圖片來自網路）
按照林加姆團隊的研究，估計一個100千克的太陽帆可以在1-3年內到達「木衛二」，或者在3-6年的時間內到達「土衛二」。
美國國家航空與航天局發射的朱諾號木星探測器在9月29日靠近木星二時，對這顆衛星的拍攝照片。拍攝時，探測器距離木衛二表面約1500公裏。
為什麽科學家特別關註兩顆衛星？因為它們都被認為在冰覆蓋的外表下，存在一個鹽質的海洋。這使得它們成為太陽系內搜尋生命的誘人目標。其中，土衛二的南極地區間歇性噴水現象已經為人所知，木衛二上面也發現了存在蒸碳酸飲料柱的跡象。
科學家們確認木衛二存在水柱蒸汽（示意圖，來自網路）
如果能夠對這種柱狀蒸汽進行取樣，也許會發現其中包含構成生命的胺基酸等分子，這可以讓科學家們了解到這兩顆衛星的海洋成分構成。這樣，探測器就無需降落在冰面上進行鉆洞取樣。
但還存在一個問題：當飛過這些蒸汽柱時，探測器的相對速度可能會導致微粒高速碰撞檢測儀器，意味著分子的結構會被破壞，導致生命訊號判斷的失敗。根據林加姆和他的團隊2月28日在宇航學報上面發表的論文，為了避免這個問題，太陽帆必須將速度降低到最低，以每秒6公裏的相對速度飛過。
光帆2所用的太陽帆（圖片來自網路）
這種特殊的太空技術並非第一次出現。比如2019年被發射到地球軌域的眾籌計畫「光帆2」。這是一個鞋盒大小的太空飛船，由非盈利組織「行星協會」控制。到2022年11月的三年時間中，光帆2已經繞行18000圈，走了800萬公裏，其比最初設計的壽命長了3倍，向人們展現了太陽帆技術的可行性。
日本於2010年發射的伊卡洛斯太陽帆利用陽光進行深空旅行的圖片（來自日本宇航探索局）
此外，太陽帆也在遠離地球的地方得到過套用：遠在2010年，日本的伊卡洛斯探測器就為人們展現了深空之中太陽帆技術的套用。
部份科學家甚至認為太陽帆技術可以幫助人類完成星際旅行任務。比如2016年公布的耗資100萬美元的「突破攝星計劃」，這個計劃準備建立大量微型晶片大小的輕量級飛船，並將它們發射到半人馬座的Alpha星（一顆距離地球最近的恒星系統）。其由雷射束推動，最終將會加速至20%光速，因此這些光帆僅需要20年即可到達Alpha星，在我們有生之年內即可實作。
林加姆表示：我們使用傳統的火箭技術探索太陽系已經有65年之久，使用化學推進劑的方式終將達到一個瓶頸。而太陽帆技術將開啟太空探索的新時代，尤其適合探索那些「最有希望成為生命棲息地」的地方。
BY:Sharmila Kuthunur
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