美國(guó)宇航局(NASA)的工程師們已經(jīng)開始測(cè)試新型空間推進(jìn)系統(tǒng)，一旦成功，它將有望將人類的探索范圍拓展至恒星際空間。

　　這一系統(tǒng)將利用太陽(yáng)釋放出的大量粒子產(chǎn)生的推力，實(shí)現(xiàn)史無(wú)前例的加速。研究人員們指出，采用這種推進(jìn)方式的新型飛船將能夠在短短10年內(nèi)飛抵日球?qū)禹敚捎?970年代技術(shù)發(fā)射的旅行者號(hào)飛船完成這一路程則整整耗費(fèi)了35年的時(shí)間。日球?qū)禹?heliopause)是太陽(yáng)風(fēng)作用逐漸終止，空間環(huán)境逐漸向恒星際空間過(guò)渡的邊界層。

　　這一新型推進(jìn)概念被稱作“日球?qū)禹旍o電快速推進(jìn)系統(tǒng)”(HERTS)，或者直接稱為“靜電風(fēng)帆”(E-Sail)，其推進(jìn)不需要任何內(nèi)部安裝的推進(jìn)系統(tǒng)。相反，“靜電風(fēng)帆”將借助太陽(yáng)風(fēng)抵達(dá)日球?qū)禹敚抢锟梢员灰曌魇翘?yáng)系的邊界。

　　一艘緩慢自轉(zhuǎn)的飛船可以釋放10~20根帶電鋁制導(dǎo)線，形成一個(gè)巨大的“靜電風(fēng)帆”。每條這樣的導(dǎo)線厚度僅有一毫米，但長(zhǎng)度達(dá)到12.5英里(約合20公里)，幾乎和219個(gè)足球場(chǎng)相當(dāng)。

　　這款“靜電風(fēng)帆”能夠排斥通過(guò)的帶電荷的質(zhì)子流，從而產(chǎn)生推力。HERTS“靜電風(fēng)帆”項(xiàng)目的首席科學(xué)家，美國(guó)宇航局馬歇爾空間飛行中心先進(jìn)概念辦公室的布魯斯·魏格曼(Bruce Wiegmann)表示：“太陽(yáng)每時(shí)每刻都在以極高的速度釋放出大量質(zhì)子和電子，速度可以達(dá)到每秒400~750公里。而靜電風(fēng)帆正是利用這股粒子流實(shí)現(xiàn)推進(jìn)。”

　　一艘緩慢自轉(zhuǎn)的飛船可以釋放10~20根帶電鋁制導(dǎo)線，形成一個(gè)巨大的“靜電風(fēng)帆”。每條這樣的導(dǎo)線厚度僅有一毫米，但長(zhǎng)度達(dá)到12.5英里(約合20公里)，幾乎和219個(gè)足球場(chǎng)相當(dāng)

　　在受控等離子體腔室內(nèi)進(jìn)行測(cè)試工作，“日球?qū)禹旍o電快速推進(jìn)系統(tǒng)”(HERTS)將測(cè)試在帶正電荷的導(dǎo)線作用下質(zhì)子和電子被吸引和排斥的效率。工程師們還將開展等離子體測(cè)試，并改進(jìn)未來(lái)進(jìn)一步開發(fā)靜電風(fēng)帆所需要模型數(shù)據(jù)

　　目前，位于亞拉巴馬州的美國(guó)宇航局馬歇爾空間飛行中心已經(jīng)開始了相關(guān)技術(shù)實(shí)驗(yàn)，預(yù)計(jì)這一研究項(xiàng)目將持續(xù)至少兩年時(shí)間。在這次實(shí)驗(yàn)期間，工程師們將會(huì)確定靜電風(fēng)帆在飛行過(guò)程中能夠排斥開的質(zhì)子數(shù)量以及能夠被吸引的電子數(shù)量。工程師們還將開展等離子體測(cè)試，并改進(jìn)未來(lái)進(jìn)一步開發(fā)靜電風(fēng)帆所需要模型數(shù)據(jù)。

　　關(guān)于靜電風(fēng)帆推進(jìn)的最初設(shè)想來(lái)自芬蘭氣象研究所(FMI)的裴卡·詹能博士(Dr Pekka Janhunen)，但研究人員表示想要真正將這一設(shè)想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)仍然有大量的工作需要去做，目前這項(xiàng)技術(shù)距離真正實(shí)現(xiàn)應(yīng)用至少還有10年以上的差距。

　　隨著飛船逐漸遠(yuǎn)離太陽(yáng)，這款風(fēng)帆的有效作用面積還會(huì)進(jìn)一步增加，在距離太陽(yáng)一個(gè)天文單位(即地球到太陽(yáng)的平均距離)處，這款風(fēng)帆的有效作用面積大約是232平方英里(約合600.87平方公里)，但在距離5個(gè)天文單位處，其有效面積將增大到大約463平方英里(約合1199.2平方公里)。

　　在一般情況下，太陽(yáng)光子流的能量隨著和太陽(yáng)之間的距離增加，其能量會(huì)減弱，因此一般認(rèn)為采用太陽(yáng)光壓推進(jìn)技術(shù)的飛船到了太陽(yáng)系的小行星帶范圍外側(cè)開始就將很難獲得足夠的推力繼續(xù)向外飛行了。

　　但是靜電風(fēng)帆利用的是太陽(yáng)風(fēng)粒子流(質(zhì)子和電子)，因此情況完全不同，在小行星帶范圍外側(cè)，靜電風(fēng)帆將能夠繼續(xù)向前飛行。魏格曼表示：“我們不必有此擔(dān)心，伴隨穩(wěn)定的質(zhì)子流和不斷擴(kuò)大的有效推進(jìn)面積，甚至在距離太陽(yáng)遠(yuǎn)達(dá)16~20天文單位的位置上，我們的飛船仍然將能夠獲得足夠的推力而維持飛行，這已經(jīng)比采用光壓技術(shù)的太陽(yáng)帆飛船的飛行距離至少超出3倍以上。這樣漫長(zhǎng)的加速過(guò)程將產(chǎn)生極高的速度。”

　　當(dāng)美國(guó)宇航局的旅行者-1號(hào)飛船在2012年確認(rèn)跨越日球?qū)禹數(shù)臅r(shí)候，這艘飛船在太空里已經(jīng)飛行了整整35年之久。而采用這種新型推進(jìn)技術(shù)的未來(lái)飛船達(dá)成這一目標(biāo)預(yù)計(jì)將只需要大約1/3的時(shí)間。魏格曼表示：“我們的研究顯示，采用靜電風(fēng)帆技術(shù)推進(jìn)的飛船將能夠在不到10年的時(shí)間里抵達(dá)日球?qū)禹敗＿@將對(duì)此類飛船的科學(xué)回報(bào)效率產(chǎn)生革命性的影響。”

　　盡管這項(xiàng)技術(shù)的設(shè)計(jì)初衷是為了讓飛船跨越日球?qū)禹敚芯咳藛T們表示其對(duì)于太陽(yáng)系內(nèi)部的探索同樣意義重大。

　　魏格曼表示：“隨著研究組深入考察這一技術(shù)概念，事情已經(jīng)逐漸變得清晰，那就是這項(xiàng)技術(shù)設(shè)計(jì)是具有靈活性和可調(diào)整性的。未來(lái)的任務(wù)設(shè)計(jì)者們可以通過(guò)調(diào)節(jié)導(dǎo)線長(zhǎng)度、導(dǎo)線數(shù)量以及電壓高低來(lái)適應(yīng)不同的任務(wù)目的——或許是內(nèi)太陽(yáng)系探索、外太陽(yáng)系探索或者是飛往日球?qū)禹攨^(qū)域。靜電風(fēng)帆技術(shù)的應(yīng)用范圍廣闊。”