第三十四章：太阳帆的原理和由来

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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。

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