4

北京时间22:00　屈原号船长陆飞宇的家中

陆飞宇的爱人正和女儿一起守在全息屏前关注着比赛新闻，今天的晚间新闻是太阳帆船大赛的特别报道。

“各位观众，你们现在看到的画面是从位于日地第二拉格朗日点的太空坞传回来的。由于光速限制，我们现在看到的画面实际上是5秒钟前的画面。来自10个国家的太阳帆船呈扇形围绕着太空坞，被超高强度的太空纳米缆绳拽着，这有点像是一个人同时放出了10只风筝。现在我们还无法从太空坞的摄像头看到太阳帆船，是因为它们的太阳帆还没有展开。好了，时间应该到了。大家注意，船坞的绿灯亮了，说明启航的时间到了。你们现在看到的是我们提前制作的太阳帆展开的动画示意，每艘船的太阳帆展开方式不一样，展开后的面积也不一样。我们的屈原号并不是所有飞船中太阳帆面积最大的，我们的是5.6平方千米，小于俄罗斯的5.8平方千米。但飞船的综合性能并不只看太阳帆的面积。大家注意，画面上逐渐开始出现了10个小亮点，越来越亮，那就是正在展开中的太阳帆。它们的目的地是火星，最先抵达火星的飞船就是冠军。今天来到我们演播室做评论员的就是屈原号的总设计师孙立军教授，下面请孙教授给我们讲解一下太阳帆船的基本工作原理。”

“实际上，太阳帆船的工作原理与大海上航行的帆船有些类似，”孙立军教授手里拿着一片透明的材料，“你看我现在手上拿的就是太阳帆的材料。”

“这还真的是薄如蝉翼啊，感觉像是完全没有重量。”主持人摸了摸孙教授手里的材料说，“不过，孙教授，这太空不是真空吗？哪儿来的风呢？”

“太空中的风和地球上的风不一样。太空中的风叫做太阳风，太阳除了会发光以外，实际上，它还在不断地抛射出有质量的粒子，这些粒子的运动速度虽然比光速要慢很多，但平均速度也能达到450千米/秒，这可是相当于160万千米的时速啊，比人类制造的太空飞行器那可是快多了。这些粒子就像是太阳吹出来的风一样，人类是在20世纪60年代首次证实了太阳风的存在。”

主持人：“所以太阳帆船就是借助着太阳风的推力前进的？”

孙教授：“也不完全对，实际上太阳帆船可以同时利用太阳光产生的光压和太阳风产生的推力。这个推力的大小跟太阳的活跃程度以及距离太阳的远近都有关系。但不管怎么说，这个推力都极其微弱。我打个比方吧，我们的屈原号太阳帆的面积相当于780多个足球场的面积，即便这么大的面积，能够产生的总推力也不过100N左右，就跟一个三岁小孩推车的力量差不多。”

主持人：“这个推力虽然小，但是它无时无刻不作用在飞船上，而且取之不竭用之不尽，有点水滴石穿的那种感觉。”

孙教授：“说得很对，这个推力虽然很小，但架不住作用的时间长。因为在太空中几乎没有阻力，一个微小的加速度，只要始终存在，累积起来的效应就相当惊人。你看，现在我们完全看不出这些飞船在移动。实际上，它们第一秒只能移动1.7cm，但是1小时后，它们就能跟F1赛车跑得差不多快了，10小时后就能超过音速。当然，随着离太阳越来越远，太阳风的强度会逐渐减小，但这个推力始终存在，太空船的飞行速度会越来越快。”

主持人低头看了一下观众的留言板：“孙教授，有观众提问，这些飞船没有动力引擎，完全靠太阳帆产生的推力，那减速怎么办？就好像赛车不能刹车，冲过了终点线岂不是停不下来吗？”

孙教授露出微笑：“这是个好问题。实际上，太阳帆给飞船加速，是有极限的。要知道，在太空中飞行的所有飞行器，都会受到太阳的引力牵引。所以，只要飞行速度不超过第三宇宙速度，它们在太空中的飞行路线最终一定是围绕着太阳的一个闭合的椭圆形，你可以想象成一个长周期彗星的轨道。太阳帆船在飞向火星的过程中，它走的飞行路线可不是像太阳射出来的光线那样，直指火星。而像是太阳甩出来的一根抛物线逐渐远离太阳，和阳光的方向始终有一个夹角。”

讲到这里，孙教授抬手在空中画了起来，全息屏把孙教授手指划过的轨迹染上了颜色。

“我们姑且称在这条路线上的太阳帆船为沿着‘西北’方向飞行。那么，现在我们假设有另外一艘太阳帆船是沿着‘东北’方向飞行的。”孙教授熟练地在空中画着示意图。

“好了，下面就是关键点了。请你想象一下，有一艘向着‘西北’方向飞行的太阳帆船，它把太阳帆与太阳的相对角度调节到与向着‘东北’方向飞行的那艘太阳帆船一致，会发生什么情况呢？”

主持人：“明白了。这时候，这艘太阳帆船的速度方向依然是‘西北’，但是加速度的方向却逆转成了‘东北’，所以，对于这艘太阳帆船来说，实际的效果就是减速。”

全息屏将刚才孙教授画的两幅图自动合并成了一张。

孙教授：“完全正确，学过物理的观众都知道，速度和加速度都是一种矢量单位，它们都是有方向的。这个比赛最难的地方就在于精确控制飞船的加速度和减速度的大小，比赛的过程就是一个先加速再减速的过程，抵达火星时的速度如果超过某个值，就会飞掠火星，无法被火星的引力捕获。按照大赛规则，只有当飞船与火星的距离维持在一个恒定范围不再变化时，才算抵达终点。所以，为了让飞船尽可能早一点到达火星，船长和导航员需要考虑的问题很多，例如飞船的航向、火星公转的轨道、太阳风的强弱，等等，最关键的是要掌握好加速和减速的转换时间点。减速时间如果晚了，虽然速度很快，但很有可能无法泊入火星轨道；减速时间提早了，那飞船的速度就慢了。因此，这项比赛，是宇航员的经验、应变能力和飞船本身机械性能的综合大比拼，体现的是一个国家的综合实力。”

1　太阳帆船沿“西北”方向飞行

2　太阳帆船沿“东北”方向飞行

太阳帆船沿“西北”与“东北”方向飞行合成图

主持人：“孙教授，那您能对本次比赛做一个预测吗？”

孙教授：“我当然希望中国队能够卫冕成功。但说实话，中、美、俄的实力非常接近，无论谁夺冠都在意料之中。不过，我本人倒是对这次比赛的新晋队伍印度队特别关注，现在外界有些传言，说他们可能掌握了什么黑科技，有可能成为黑马。”

看到这里，坐在沙发上的小冰忍不住喊道：“妈妈，爸爸今年一定能夺冠的，对吧？”

小冰的妈妈抚摸着女儿的头发，坚定地说：“当然，爸爸一定能为中国队卫冕成功。”

此时，画面中开了一个小窗，小冰看到了爸爸出现在画面中。

主持人：“来了，屈原号的画面信号过来了，我们请导播切换一下画面。各位观众，你们现在看到的就是屈原号的船长陆飞宇博士，在他旁边的是导航员杨帆博士。飞船在启航阶段是比赛全程中相对轻松的时刻，所以，我们可以与陆飞宇博士连线。陆博士你好，这里是中央电视台，听到我这句话后您就可以开始说话了。目前屈原号距离地球5光秒的距离，所以，我们收到陆博士的回话大约要等待10秒。光速极限是我们的宇宙宪法。”

主持人显然经过了事先的演练，她的话音一落，画面中的陆飞宇博士的声音刚好响起：“主持人好，全国的电视观众好。我是屈原号的船长陆飞宇，现在屈原号的状态良好。我代表屈原号的全体宇航员以及飞航大队的所有工作人员向全国人民保证，我们一定会全力以赴，力争冠军，为祖国争光。再次感谢全国人民的鼓励。主持人。”