微型航天器如何以惊人的速度“航行”到火星

利用太阳光子射线产生“风”的太阳帆已不再是科幻小说中的事物——事实上，行星学会的 LightSail 2 实践演示被评为PopSci 2019 年最佳新品大奖得主。尽管无数项目仍在探索太阳帆对未来太空旅行的影响，但一项新研究表明，该技术对于前往地球最近的行星邻居及更远的地方旅行有多么有前景。

根据最近提交给《宇航学报》的一篇论文，详细的计算机模拟显示，用航空石墨制成的微型、超轻的太阳帆可以在短短 26 天内到达火星——相比之下，传统火箭的预计时间约为 7 到 9 个月。与此同时，前往日球层顶（星际空间的分界线，太阳磁力不再影响物体）可能需要 4.2 到 5.3 年。相比之下，旅行者 1 号和旅行者 2 号太空探测器分别花了 35 年和 41年才到达同一边界。

[相关：这种新型太阳帆可以让 NASA 更容易地观察太阳。]

如此快速的旅行的关键在于 1 公斤太阳帆的 720 克航空石墨——一种超轻材料，密度比大多数太阳帆设计的聚酯薄膜组件低四倍。这些模拟的主要警告是它们涉及极其微小的有效载荷重量，而对于主要的行星际和星际旅行来说，这种情况通常不会发生。

“太阳帆推进系统有可能在整个太阳系内快速运送小型有效载荷（亚千克级），”马克斯·普朗克太阳系研究所天体物理学家、研究报告合著者雷内·海勒 (René Heller) 本月早些时候向《今日宇宙》解释道。“与传统的化学推进系统相比，这听起来小得可笑，传统的化学推进系统可以将数百吨的有效载荷送入低地球轨道，并将其中的大部分运送到月球、火星和更远的地方。但太阳帆技术的关键价值在于速度。”

另一个仍需解决的问题是实际到达目的地时所需的减速方法。虽然大气捕获（利用行星的大气层来降低速度）是一种可能的选择，但研究人员承认，需要进行更多研究才能确定在配备太阳帆的航天器预定终点处实际停止的最佳、最有效方法。无论如何，这项研究只会为令人印象深刻的星际旅行方法增加更多的风力（可以这么说）。