超导电磁体可使宇宙飞船无需燃料供给便能编队连接

　　新浪科技讯 北京时间5月7日消息，据英国新科学家杂志报道，近日，两支研究小组表示，超导电磁体可以使一个宇宙飞船编队成形连接在一起，而无需使用飞船上有限的燃料。

　　许多富有突破性的太空任务要求多个宇宙飞船以编队形式在太空中运行，其中包括美国宇航局用于探测其他恒星周围类地行星的“类地行星探测器”，以及搜寻重力波的“激光干涉仪宇宙天线(LISA)”。

　　使宇宙飞船保持一定排列的一种方法是采用推进器，当推进器点燃时，喷气流将推进宇宙飞船向反方向前进。然而，由于推进器依赖于有限的燃料供应，它在太空任务中的使用寿命十分有限。目前，两支研究小组正在研制一种使用电磁原理的技术取代推进器，他们表示这种超导电磁体可以使太空飞船保持成形编队状态，而不需要燃料供给。

　　依据这一设计理念，在编队中的每个宇宙飞船将配备由超导电性电线组成的线圈，线圈接通电流后，每个宇宙飞船就成为具有南北磁极的磁体。通过调整电流，宇宙飞船这个磁体的磁极方向将发生变化，从而实现了与其他宇宙飞船吸引或排斥，并保持着预期的距离。

　　太阳能电池板为超导线圈提供电流

　　其中一支研究小组是美国麻省理工学院太空系统实验室的大卫·米勒领导的，他们在实验室里使用宇宙飞船模型测试了超导电磁体效应。宇宙飞船模型的尾部喷射气流，使模型在玻璃板上接近零磨擦滑行，从而模拟了宇宙飞船漂浮在太空中。

　　使用超导电线圈，可实现宇宙飞船之间彼此吸引和排斥，并能倾向性地向其他宇宙飞船接近。米勒在接受《新科学家》杂志采访时说，“这种超导电线圈理念的最大优势是宇宙飞船实现编队排列将不再需要燃料，超导电线圈的工作完全基于电流，这些电流则由宇宙飞船的太阳能电池板吸收太阳能转换成电能。”

　　冷却系统设计

　　米勒称，为了工作正常，这个超导电线圈必须保持在低温状态下，例如，商业超导电材料要求的温度是零下196摄氏度。这种低温状态可由一个绝缘组合和一个电力冷却系统实现。

　　但是这项电磁编队飞行(EMFF)技术仍存在着许多潜在障碍。美国加州喷气推进实验室美国宇航局编队飞行效应主管佛瑞德·哈达伊戈称，其中一个令人担忧的是由线圈产生的电磁场会对宇宙飞船上的电子组件产生干扰。

　　米勒计算显示，宇宙飞船的磁场并不需要非常强，甚至还比地球自然磁场还低。一些敏感装置包裹在一层薄的由镍铁合金构成的μ金属层中，μ金属可以起到屏蔽磁场的作用。

　　地球磁场干扰

　　对于许多仪器设备，虽然进行屏蔽处理不啻为一个解决方案。但是将摄像仪包括在μ金属中，会阻止光线进入，摄像仪也就失去了其工作意义。同时，对无线电天线进行屏蔽处理将使该天线无法发送和接收信号。但是米勒称，对于这些仪器设备可放置小型二级线圈实现保护。

　　地球的自然磁场对于这项技术也存在一定的障碍，在磁场之间的作用下，地球磁场可使宇宙飞船不停地旋转。日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)的Shin-ichiro Sakai带领一支研究小组提出了相应的解决方案。他们近期在荷兰诺德韦克市召开的宇宙飞船编队飞行讨论会上进行了解释，为了预防地球磁场干扰宇宙飞船，他们提议每分钟多次转换磁体极性，这将防止宇宙飞船出现不期望的旋转。这样无需干涉地球自然磁场与超导电磁场就能保持宇宙飞船的编队形成。(魏 冬)