潛艇發射“宇宙1號”美國行星學會邁克爾•卡洛爾／繪制

　　被一再推遲發射的“宇宙1號”將于6月下旬發射升空，如果這一次能夠成功，它將不僅成為第一個真正以太陽光為動力的“太空帆船”，還將是第一個由非政府組織發射並進入軌道的飛行器

　　因為一再推遲發射日期，半年多來，有關“宇宙1號”光帆（亦譯為太陽帆）的消息可謂吊足了媒體的胃口。這一次，它似乎真的不準備再推遲了。如果一切順利的話，“宇宙1號”將在2005年6月21日進入太空，並在其後幾天內展開它優美的帆體。

　　這個以陽光作為動力來推動前進的宇宙飛行器，並不是以我們常見的地面火箭升空的方式帶入太空，而將以潛艇水下發射的獨特形式開始它的航程。它在發射前三四星期就已被帶到俄羅斯摩爾曼斯克市附近的瑟沃摩爾斯克（Severmorsk）海軍基地，在之後的幾星期，經過對光帆的檢測和電池設備等的安裝和充電，便安置在三級的“波浪”火箭（Volna）的彈頭部，並在發射前三天將火箭運到德耳塔III型潛艇上。目前，“宇宙1號”正安臥在潛艇中，等待距離發射時間半天的時候開始出海，前往位于巴倫支海的發射地點。人類的一個夢想，現在正寄托在這艘潛艇之上，這個夢想，就是光帆宇宙飛行器。

　　■無限的動力之源

　　我們的祖先，很早就學會制造帆，從而利用自然界的風這種免費而無限的動力來彌補自己劃槳力量的不足，在江湖和大海中遠航。對于正在探索宇宙的人類來說，現代飛船有限的化學燃料能提供的推動力同樣不是很有效，所以如果能像我們祖先一樣去利用宇宙中的免費動力，就成為了一個很好的選擇。不過，太空中雖然有太陽風這種可以同地球上的風相比擬的動力，科學家們卻沒打算利用它們，科學家們關注的，是推動力比太陽風大1000多倍的陽光。即將起航的“宇宙1號”就是用它面積達600平方米的反光性極好的光帆來感受陽光的微弱壓力，從而不斷提升自己的速度。

　　陽光的壓力是微小的，我們之所以在最強烈的陽光下也感覺不到任何壓力，是因為這個力量在一平方公里的面積上也一共只有9牛頓。但它的好處是不會枯竭，同火箭和航天飛機迅速消耗完畢的燃料相比，陽光是無限的動力之源，會始終推動“宇宙1號”前進。“宇宙1號”的光帆是非常輕而薄的聚酯薄膜，所以輕微的推力就可以給它加速，如果把它當作真正的宇宙飛行器使用的話，那麼在它進入太空並展開光帆1天後，它的時速將增加160公里，100天後，“宇宙1號”的時速能達到16000公里，如果它能持續飛行3年，速度會被提升到每小時16萬公里，這是人類任何飛行器都沒有達到過的高速，相當于人類的宇宙探測先驅旅行者號探測器飛行速度的3倍。如果用它來探測冥王星的話，可以在不到5年的時間里達到，而美國宇航局使用普通飛船探測冥王星的“地平線計劃”預期需要的時間卻是十多年。

　　■弗里德曼的夢想

　　然而，光帆雖然有很多優越之處，它的發展卻不是一帆風順的。“宇宙1號”的今天，包含了人類將近一個世紀的夢想和曲折，也包含了它的設計者路易斯•弗里德曼半生的夢想。

　　光帆的概念一般被認為是科幻小說家阿瑟•克拉克在他的小說《太陽帆船》里最先提出來的，但喜歡當發明發現鼻祖的俄國人考證出是俄羅斯人康斯坦丁•齊奧爾科夫斯基在1921年最先提出的。不過的確是克拉克以科幻小說獨有的魅力讓光帆的概念深入人心。而弗里德曼也因此畢生致力于推動光帆科技的發展，在1970年代他就職于美國宇航局噴氣推進實驗室的時候，他提出利用一個64萬平方米的巨帆航向哈雷彗星進行探測的思路，美國宇航局認為太過冒險而沒有采納。他後來離開美國宇航局後，和他人一起組建了美國行星學會，在致力于推動國際太空合作的同時，始終念念不忘他的光帆夢想。而他推動國際太空合作的工作則讓他認識了許多俄羅斯宇航科學家和工程師，弗里德曼最終從他們中找到了志同道合的伙伴，共同建造並發射人類的第一個光帆。

　　合作中的投資方是弗里德曼的美國行星學會，投資金額為400萬美元，按照弗里德曼的說法，這不過是美國宇航局每年僅僅在論文研究這種紙面文章上的花費而已。負責建造的是位于莫斯科的一家前甦聯的航空航天公司NPOLavochkin，這家公司在發射折疊飛行器並在太空張開方面有經驗，而光帆的帆桅就是折疊發射並在太空中張開。被以俄語命名為“宇宙1號”的光帆將安裝在一枚由導彈改裝後的火箭頂部，由一艘俄羅斯潛艇進行水下發射。在莫斯科進行的一次計劃審核之後，俄羅斯顧問告訴弗里德曼，這個計劃的成功率是70％，一直夢想這天的弗里德曼回答︰“你給我70％的成功率，嘿，我接受！”

　　但是，上天似乎要給弗里德曼的夢想更多的磨難，該項計劃在實施的過程中遇到了重重困難。2001年4月，它在地面試驗過程中，一些線路短路造成該飛船的一些元器件和電纜受到損害，亞軌道飛行的時間一推再推。2001年7月20日，人類的第一個光帆“宇宙1號”從一艘俄羅斯的核潛艇上發射升空，但亞軌道釋放卻失敗了，光帆沒有能夠和火箭分離，一起落入大海消失。第一個“宇宙1號”就這樣以失敗告終。

　　■第二個“宇宙1號”

　　但人類的夢想和實踐並不會就此結束，2004年8月9日，日本人研制的光帆升空並進行了170公里高的短暫亞軌道實驗，打開了兩個10米的樹脂薄膜帆，檢驗了光帆展開的可行性，之後火箭和光帆墜入大海。與此同時，美國宇航局也在緩慢推進，對光帆的材料和伸展進行研究。而一個以美國得克薩斯州為基地的組織則宣布，將把願意支付費用的顧客的信息、圖畫、照片、DNA樣本利用光帆發送到星際空間。不過，這一切都和真正實現光帆的夢想有著距離，得州的組織距離發射還很遙遠，美國宇航局的光帆到現在還安靜地躺在實驗室的真空玻璃箱內，而日本的亞軌道實驗也只是檢驗了展開，沒有實驗陽光的推進效果。

　　命運，又一次轉回弗里德曼的身上，在第一個“宇宙1號”失敗後，他沒有放棄，而是決定重新建造新的光帆，名字依舊是“宇宙1號”，而且決定，下一次將不再重復短暫的亞軌道飛行，而直接進行軌道實驗。而這，就是馬上就將由俄羅斯核潛艇從巴倫支海發射的浴火重生的鳳凰。盡管出于謹慎為保萬全，發射日期被一再推遲，從最初的3月推遲到4月再推遲到5月底，再推遲到6月下旬。

　　發射後，“波浪”火箭的三級箭體發動機將一共工作6分鐘，之後，連在彈頭部的遠地入軌發動機將工作70秒，使“宇宙1號”最終進入同地球赤道傾角78度，高度825公里的軌道，這將使新的“宇宙1號”成為第一個進入真正軌道的光帆，而之前的光帆最多也只進行了亞軌道飛行。入軌後，光帆外面的防護罩將被拋棄，留下“宇宙1號”自身以每分鐘22轉的速度自轉。整個過程，從發射到這時，一共是將近20分鐘。

　　“宇宙1號”的發射方向將是從巴倫支海出發，經過俄羅斯北部、西伯利亞、堪察加半島，在太平洋上空開始入軌。由于入軌是個非常重要的時刻，一個小失誤就可能導致整個任務的失敗，所以弗里德曼在堪察加半島東緣和太平洋中部的馬紹爾群島上設立了兩個移動地面跟蹤站，負責跟蹤接收來自“宇宙1號”的訊號。其中堪察加半島跟蹤站負責跟蹤遠地入軌發動機點火之後一段時間的訊號，馬紹爾群島的跟蹤站則處于“宇宙1號”進入軌道後的跟蹤位置，“宇宙1號”入軌4分鐘後將正好經過該跟蹤站的上空，當“宇宙1號”入軌完畢後，這兩個跟蹤站就結束其使命。此外，負責長期跟蹤聯系的固定地面站還在俄羅斯、捷克、美國的加州和阿拉斯加設立。單看到這些安排，就知道弗里德曼和他的同事們為此的確付出了相當的心血。

　　■這次會成功嗎

　　“宇宙1號”進入軌道後的最初幾天內，將不會張開帆，而是像蟄伏的蛹一樣蜷縮著靜靜漂浮，對于像弗里德曼這樣期待半生，又經歷了多次挫折和延遲的人來說，是不缺少這幾天的耐心的。頭幾天將被用于檢測“宇宙1號”上的各個系統，高度控制發動機也將點火以保持其軌道的穩定，負責拍攝照片的照相機要被檢測，而離子分析儀則要開始搜集數據，以便同帆體展開後的數據進行比較。

　　最關鍵的時刻，會在發射幾天後到來，展開帆體的命令將由位于俄羅斯莫斯科的地面站發出。接到命令後，“宇宙1號”將首先展開它8片長15米的三角形帆中的4片，如果一切順利，幾分鐘後將再展開其余4片。不過，控制人員也可能選擇讓“宇宙1號”再環繞地球飛行一周後，在重新回到莫斯科控制站上空後再展開第二組的4片。到所有帆葉都打開後，“宇宙1號”就真正成為了一個光帆飛船。

　　在最初的日子里，“宇宙1號”的帆葉將保持在圖中的位置固定不動，使得控制人員和弗里德曼他們能有機會仔細觀察“宇宙1號”的姿態和行為。在幾天後，控制人員才會調整帆葉的方向，讓其對正太陽，或者反過來同太陽成垂直方向。當對正太陽後，陽光的持續壓力將會把整個光帆逐漸提升到更高的軌道。如果出現了這種情況，就證明了光壓的推動效果。

　　不過，弗里德曼也認為，在整個任務的眾多挑戰中，光帆的姿態控制是相當有難度的一關，沒人知道它的穩定性能到底如何，不知道它是否會像強風中的風箏一樣被扭曲彎折。在放風箏的人的手中，有一根絲線牢牢地控制著風箏的姿態對準風向，而“宇宙1號”的控制人員，卻只能用看不見的電波來遙控它對準陽光，一旦出現技術問題，“宇宙1號”就可能被陽光“吹”偏側身，並從此迷失方向。

　　由于這一次的飛行仍舊是實驗性的，所以“宇宙1號”的飛行時間也不會持續很長。在一個月內，聚酯薄膜的帆體就將在太空熾烈的陽光下逐漸降解，支撐帆體的帆桁的強度也會弱化。那時，“宇宙1號”的軌道高度就會逐漸衰減，直到有一天成為落入地球大氣的一團火球。不過，也有可能在那之前被陽光提升到足夠的高度，成為人類第一次光帆飛行的成功紀念碑。