“光帆”折翅

盡管“宇宙一號”發射失敗了，但人類探索更遠宇宙的腳步不會因此而停下。

人類歷史上第一艘依靠太陽光驅動的飛船未能一帆“光”順。

北京時間6月22日凌晨4時46分，太陽帆飛船“宇宙一號”由俄羅斯導彈核潛艇“鮑里索格列布斯克”號在巴倫支海準時發射。但僅僅83秒后，助推火箭的引擎停止了工作，飛船沒有進入預定軌道。

盡管飛船的主人、美國行星學會迄今仍沒有完全放棄希望——他們聲稱，地面測控人員在與飛船失去聯系9個小時后曾收到了微弱的遙測信號——但負責發射任務的俄羅斯專家卻認定，“宇宙一號”更大的可能是已經墜毀在北冰洋中。目前，搜尋飛船殘骸等后期調查工作已經展開。

未經驗證的大膽設想

1984年，美國物理學家羅伯特·福沃德(Robert Forward)提出一個構想：既然帆船在大海上面只要依靠風力就可以揚帆航行，那么，為什么不利用強有力的激光推動飛船翱翔太空呢？按照他的設想，當激光的光子到達飛船的時候，光子帶來的沖量推動飛船向前運動，飛船就可以獲得速度，并且穩定加速不斷遠行，直至沖出太陽系。這后來被一部分科學家認為是到達其他行星系最好的一個方法。

按照這個設想，美國的工程師們建造了一艘簡易的太空船，這艘太空船進入太空后將利用太陽光作為推動力(即激光束起到的作用)不斷加速——它就是“宇宙一號”太陽帆飛船。

“宇宙一號”是由美國行星學會、俄羅斯科學院和俄羅斯拉沃奇金學會等機構合作開發的太陽帆試驗飛船，船體呈碟狀，重約110公斤。按照計劃，進入太空后，“宇宙一號”會打開8面三角形的太陽帆，整個帆面呈風車形狀。太陽帆的厚度和保鮮膜差不多，總面積達到600平方米，并且可以調整方向，以更好地吸收太陽光能。

其實，與傳統飛船相比，太陽帆飛船真正需要解決的問題就是制作帆的材料。這種材料應該具有相當大的靈活性和強度，并且質量要小。現在用來制作“宇宙一號”的材料是一種鍍鋁的聚酯薄膜，這種材料在陽光的輻射下不能持續太久的時間，所以預計“宇宙一號”最多只能在太空中堅持幾個月，其后太陽帆就會分解。以后如果要進行真正應用中長時間的飛行任務，就必須另選一種合適的材料。

太陽帆飛船曾經出現在行星學會創始人、著名科普作家卡爾·薩根的科幻小說中。“宇宙一號”項目共耗資400萬美元，其資金主要就是由薩根遺孀安·德魯揚創辦的娛樂公司“宇宙工作室”贊助的。

節約成本埋下隱患

這次飛船發射失敗，主要的問題出在發射載體上，而不是飛船本身。

“‘宇宙一號’的確發射出去了。有證據顯示，飛船有可能已經穿越了一些地點，比如俄羅斯和太平洋的上空。但是自那以后我們再也沒有收到飛船的任何信號。我們原以為飛船能在地面上空800公里的軌道上飛行。而現在，即使飛船進入了軌道，也是在比預定高度低得多的軌道里。有人說，也許飛船已經落回了地球。但是，仍然有微小的希望存在，我們還不會放棄。”參與“宇宙一號”項目的科學家之一，美國行星學會的艾米莉·臘克達娃拉告訴本刊記者。

對于這次發射失敗，中國國家天文臺已退休的研究員李競并不感到意外。他認為，一方面，這個項目從技術上來看太不成熟了；另一方面，該項目資金嚴重不足，使主辦者節約成本到了給飛船帶來危險的地步。

艾米莉也不否認這一點。“為了節約成本，我們不能使用昂貴的發射載體，這跟發射的失敗的確有關聯。我們也很希望有更多的錢來購買一些高價的發射載體，但是事實上我們只是一個小組織，我們無力在發射任務上投入更多的資金。”艾米莉說，實際上，現在發射載體的造價已經越來越便宜，也許在不久的將來，他們就可以使用更好的載體來執行相似的任務。

“我們已經達到了目標”

在飛船發射之前，安·德魯揚曾經說：“這次任務即便不成功，我們也會從中學到東西。通往外星球的道路很坎坷。”

太陽帆飛船受到的推動力有多大？艾米莉說，他們有理論計算，但也并不十分自信。“對于太陽帆飛船的技術問題和動力學問題還有很多不是很明了。我們就像世界上其他人一樣感到好奇，并且希望探明事情的究竟。依據計算，它的加速度是0.05毫米/秒2，這個加速度非常小，但是它能始終保持，因為陽光一直在照射。時間長了，這個加速度就能產生一個顯著的速度變化。我們的任務只是證實這個想法，并沒打算要到達某個目的地，因為如果要完成真正的太空旅行的話，我們必須安裝比這大得多的太陽帆。”

行星學會聲稱，他們做這件事情的真正目的是為了推動其他宇航組織在這一領域進行更多的實驗、做更多的工作。“確切地說，這一技術不是成熟的——之前從未有人嘗試過。但我們相信這是一項很有前景卻沒有受到人們足夠關注的科技。”艾米莉說，“實際上，現在我們已經看到了這次計劃的一個成果不少人已經開始關注太陽帆技術，包括像美國宇航局和歐洲宇航局這樣的組織。因此，我們也許不需要再繼續進行這項任務，我們已經達到了目標。”

但李競卻對這次發射失敗依然感到遺憾，“既然毛病出在火箭上，那就更可惜，因為實驗沒有達到對飛船本身的驗證，沒有給下次實驗帶來任何有用的參考信息。”

李競說，利用太陽輻射的推動力加速飛船的理論，在實驗室中已經實現，但一直沒有在太空中得到證實。推測起來，太空實驗結果應該不會跟理論有太大出入。但現在專家們還存在一個疑問：即使這次火箭沒有出問題，是否就真的能驗證這一理論？

“距離地球800公里的高度，有可能還不夠。因為這個高度還沒有超出地球大氣的散逸層，空氣阻力還不能完全消除。”李競說，在這個高度，600平方米的帆板受到的空氣阻力當然很小，但由于太陽光產生的推動力只有大約0.5克力，空氣阻力產生的影響會不會把太陽光的推動力淹沒掉，需要實驗來驗證。

更遠的設想

李競認為，如果太陽帆飛船能夠成功，至少在太陽系里面的行星際旅行，就從非常困難變成了不那么困難，或者從幾乎不可能變成了有可能。但對于星際旅行(恒星與恒星之間的旅行)，這項新技術恐怕也很難有所作為：不接近光速，要逾越恒星之間過于廣袤的距離，簡直無法想象。

而使用太陽能作為推動力的缺點在于，當飛行距離增加，飛行器遠離太陽的時候，太陽能的作用削弱，加速度將迅速降低，飛船只能在太陽系內加速運轉。

但科學家更遠的設想是：利用激光來完成加速任務。激光束一向以穩定、集中(不會隨著距離的增加而散逸)的優點而著稱。這樣，理想情況下，激光束可以毫不費力地到達“南門二”(最近的恒星，距離我們大約4.2光年)甚至更遠。

美國另一個科學家羅伯特·福利斯比(Robert Frisbee)在福沃德的理論基礎上，他勾勒了一個飛向“南門二”的計劃。他設想一個飛行器，寬600英里，動力來自一個跨度在600英里的活動反射鏡，它建立在環地軌道或者月球表面，發射出激光作為推動飛船前進的動力。連續幾年發射的激光將使飛船的速度不斷增加，直到它的巡航速度；到達目的地之前，再用激光照射降低飛行器的速度。

但是，按照福利斯比的設想，如果要使這樣的飛船能夠到達“南門二”，那么至少需要1.7萬太瓦(1太瓦=1萬億瓦特)的功率，這相當于目前地球上的所有發電機功率之和的1200倍！

如何搜集到如此巨大的能量呢？福利斯比認為，可以設計一個裝置，將太陽能集中轉化為發射激光的動力——目前，已經有物理學家證明能夠生產出一種裝置，將普通光的強度增強8.4萬倍。

如果人類完全掌握了這項技術，我們就不用再擔心飛船的燃料是否足夠達到目的地。經過計算，一個直徑300公里的激光帆飛船在15年內能夠到達“南門二”，一個直徑1000公里的飛船能夠和“巨蝎座55”在100年內相約太空——而如果乘坐現在的航天飛機，抵達任何一個太陽之外的恒星都需要幾十萬年。