芬兰造出1公里长“电动太阳风帆”缆绳

据物理学家组织网1月9日（北京时间）报道，芬兰赫尔辛基大学电子研究实验室利用超声波焊接技术，成功造出了一条长1公里的“电帆”缆绳，人们利用太阳风来推进卫星航天器的梦想即将成真。
　　
　　“电帆”全称“电动太阳风帆”，是一种新的航空推进概念，利用太阳风动量产生的巨大斥力来推动航天器前进，芬兰昆普拉空间中心研究人员派卡·扬胡宁于2006年首次提出了这一设想。
　　
　　一整张电帆由50根到100根细长的导电金属丝构成，每根约25微米至50微米粗细，长20公里。此外，航天器上还要有一个太阳能电子枪（功率约几百瓦），以保持自身和电缆带高压正电（通常为20千伏），其电场会伸入周围太阳风等离子内约100米，太阳风中的带电粒子一进入电场就会受到巨大撞击，由此产生的相互作用将太阳风的动量传递给航天器。
　　
　　与离子发动机等其他方法相比，电帆相对于其质量和耗电量来说，产生的推力是巨大的，而且几乎不损耗推力，基本能无限地运动下去。电帆激起了许多太空科学家的兴趣，但能否制造出它的最重要部分——细长的金属缆绳，科学家们心里一直没底。
　　
　　4年前，全球超声波焊接领域的专家都认为，要把这么细的金属线焊在一起是不可能的。此项研究负责人、赫尔辛基大学物理系的爱德华·海格斯托姆说，他们在世界上率先用超声波焊接技术将铝丝连在一起，造出了这种电缆。目前，制造厂已经生产出了1公里长的这种超声波焊接铝缆。
　　
　　但一根铝缆不能作为电帆，因为太空里到处都是微小的流星，很快就会切断电缆，因此要将多根电缆每隔一厘米接在一起，这样微流星就只能切断个别缆绳，而不会破坏整张电帆。不过，这项研究证明了造出整张电帆是可能的。他们还将在今年对理论预测的电帆推动力进行检测。
　　
　　电缆生产是全自动化的，由计算机控制。目前的生产速度是每小时大约3米，通过光学实时检测，检查每个连接点以保证质量。将来生产速度还会提高，并在生产过程中确保质量。由于地心引力作用，电缆在太空中会被拉直，由此整张电帆产生的拉力只有5克，而赫尔辛基大学制造的电缆，线—线焊接点能承受10克的拉力。
　　
　　这些电缆将很快在太空中见到效果。首先使用它的是爱沙尼亚的小型卫星ESTCube-1，这颗卫星将于3月发射，使用缆长15米的电帆，研究人员将对其推动力进行检测。这是一个突破性进展，迄今还没人对理论预测的电帆推动力进行实验检测。下一个将用在芬兰阿尔托大学的Aalto-1小卫星上，计划2014年发射，使用缆长100米的电帆。