約翰霍普金斯大學(Johns Hopkins University)應用物理實驗室(APL)和美國太空總署(NASA)合作團隊設計了一種通過飛掠太陽,不僅藉助其引力、也藉助其高溫讓飛船迅速加速的引擎系統,將作為下一代星際探索飛船的引擎。本月,項目組完成了第一次測試。

目前飛得最遠的飛船是NASA 於上世紀70 年代發射的旅行者1 號和2 號,可是它們太慢了,飛了幾十年才飛到太陽系的邊緣。科學家想找到更快的飛船推進技術,在合理的時間內飛出太陽系進行星際空間探索。

這個合作項目不採用燃燒化學燃料的方式,考慮近距離飛掠太陽借其引力彈射,再利用太陽的熱力讓飛船引擎內的氫氣膨脹從一個噴口噴出提供推力。

據美國《連線》(Wired)雜誌報導,這個項目組計畫到時候讓飛船從距離太陽表面僅100 萬英里的地方路過借力、借熱。

作為對比,2015 年帕克探測器(Parker Solar Probe)最靠近太陽的時候,距離太陽也有400 萬英里。帕克探測器在至今已經7年的航行時間裏,藉助太陽、金星的引力,速度已經達到每小時43萬英里。

而這個項目計劃達到的速度只需要這個的一半,目標從時速3 萬英里加速到20 萬英里。但是要求完成加速的時間短,意味著這個飛船得更加靠近太陽,非常地近。

所以研究人員要找到耐熱性能超強的材料,得承受大約4,500 華氏度的高溫至少2半小時,才能完成借力飛掠太陽的過程。

傳統的飛船引擎裝在火箭的尾部,而這種新型的太陽熱能引擎集成在飛船的盾板上。研究人員使用黑碳泡沫材料造一塊堅固扁平的盾板,外面塗上一層白色反光材料。

從外形上看,這和帕克探測器的防熱盾板很像,但是關鍵的設計差別在它的背面:新型引擎盾板的背面,要佈上彎彎曲曲的管道。當飛船靠近太陽的時候,把來自太陽的大量氫氣推入管道,氫氣受熱將快速膨脹並從一個噴口噴出,產生推力。

11 月19 日下午,研究組在馬里蘭州一個實驗室完成了模擬實驗。

太陽熱能推進系統 不是夢想

他們造了一個太陽模擬器提供熱量,放入一塊黑白相間的平板,按下了太陽模擬器的電閘。當太陽模擬器達到高溫的時候,研究人員開始向這塊平板後面的管道推入液態氦氣。氦氣受到熱力的影響迅速膨脹,從一個小噴口噴出。

研究組表示,這個實驗展示了太陽熱能推進系統不再是一個遙遠的夢想。這個合作組計劃在2030 年發射一個使用這種推進技術的探測器飛往星際空間。◇