从亮剑开始的特种战第三十四章 太阳帆的原理和由来

而太阳帆飞船的原理也是非常的简单太阳帆飞船靠阳光漫游太空不携带燃料并一直加速是唯一的在不依靠核能或者其他高级能源如反物质能的能源情况下把飞船送出太阳系的方法。

着名天文学家开普勒在四百年前就曾设想不要携带任何能源仅仅依靠太阳光压提供推力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。

关于光有压力的探索最早可以追朔到17世纪一六一九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。

例如一八七三年威廉·克鲁克斯就设计了辐射计。

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蓝星由于有空气阻力这个力非常小但在太空阻力为零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三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。

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蓝星到太阳的距离上光在一平方米帆面上产生的推力只有0.9达因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。

如果太阳帆的直径增至三百米其面积则为七万平方米由光压获得的推力为零点零三四吨。

根据理论计算这一推力可使重约零点五吨的航天器在二百多天内飞抵火星。

若太阳帆的直径增至两千米它获得的一点五吨的推力就能把重约五吨的航天器送到太阳系以外。

理解这一点并不难。

因为在太空中运行的航天器处于失重状态又无空气阻力只要加少许力的作用就会改变运动方向和速度。

虽然光压产生的推力很少很少可是架不住太阳帆的面积可以弄的很大啊！ 在太空当中由于没有了蓝星上的重力因此太阳帆的面积是可以弄的非常之大并且由于光压作用到太阳帆上的每平方米推力很低很低。

因此太阳帆是可以做的很薄很薄也不用担心太阳帆会像风帆轮船上的那些帆一样一不小心就会被大风给撕裂了。

比如眼前这个到达了工程师文明母星所在的恒星系的契约号移民飞船上的太阳帆的面积就直接达到了两亿平方米的惊人面积。

没错契约号飞船之所以有这么大面积太阳帆主要还是归功于契约号飞船上那四根长度达到一万米的桅杆由于在太空当中所以不用担心重力问题因此哪怕是把桅杆做到了一万米的长度也不用担心会有重力把这桅杆给压弯什么的。

契约号上的这四根长度在一万米的桅杆屹立在契约号飞船那瘦长船身的一头分别布置在上下左右四个方向而后就以这四根桅杆做为太阳帆的受力杆拉起了面积达到两亿平方米的正方形的太阳帆。

不过由于这四根桅杆是这正方形太阳帆的四角交叉线所以这个太阳帆的面积就不是四亿平方米而是两亿平方米。

虽然面积减小了很多但是两亿平方米的面积也足以让这艘契约号飞船能够得到近十吨的来自光压的推力。

虽然区区只有十吨的推力相比于飞船本身的等离子引擎的上千吨的推力不算什么。

但是别忘了这可是免费获得而来的推力可不像飞船本身依靠核聚变所产生的等离子引擎所产生的推力。

要知道等离子引擎所产生的推力都是以消耗飞船自身所携带的氢元素为代价的。

而无论飞船再怎么大所携带的氢元素燃料总是有上限的。

而飞船在加速和减速阶段都会消耗大量的氢能源毕竟飞船的减速可不像在地面只需要踩一脚刹车就可以的而是需要等离子引擎调转喷口产生和飞船本身运动轨迹相反的推力才能让飞船减速下来。

因此根据计算这个放大版的超级契约号上的太阳帆可以为契约号飞船在加减速的过程当中剩下百分之四十的氢燃料。

而这百分之四十的氢燃料所产生的能源自然可以让飞船上的曲率引擎的工作时间延长百分之四十让契约号飞船的续航里程提高百分之四十。

············· 在工程师母星的恒星系外围此时的契约越号飞船上的曲率引擎已经停止了工作飞船因此从超光速航行的状态跌落了下来。

当然虽然飞船从超光速航行状态退出了但是实际上飞船本身的速度并没有因此而改变。

因为曲率引擎并不是给飞船本身加速而是改变了飞船周围空间的密度由此让飞船和外界的相对速度成倍提升。

所以虽然飞船以及从超光速状态退出但是飞船本身的速度还是没有改变的依然还是需要进行减速。

所以飞船的半智能驾驶程序在契约号飞船到达恒星系边缘的时候就已经开始唤醒契约号的驾驶员准备开始打开太阳帆从而依靠太阳帆来缓慢的给契约号飞船进行减速工作。

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