但是太阳风是带负电的,这是驱动飞行器的关键。电动帆依靠一个横截半径仅25微米,但有20千米长的线轴放线而工作。此外还配备有太阳能电池板和一个工作功率只有几百瓦特的电子枪。
电击枪将飞行器上的电子释放到星际空间中,这样飞行器就始终带强正电。当带负电的太阳风粒子遇到带强正电的长线,就像遇到了100米宽的巨大障碍物,它们不断向长线撞去,将自身动量转移到长线和飞行器上后,使飞行器加速离开太阳。
这个加速的量是非常小的,但来自太阳风的动量交换会随着时间而累加。举个例子,如果一个1000kg的飞船具有100个这样的长线向各个方向伸展,每秒飞船可以有1mm/s的增速。也就是说第1秒飞船速度是1mm/s,第2秒是2mm/s……一年后,飞船可以达到30Km/s的航行速度。作为比较,现在最快的飞船,外太空的旅行者号速度是17km/s。所以如果比这更快,毫无疑问可以达到太阳系的逃逸速度。
这个方案的缺陷在于,在地球磁层中,电动帆不能发挥作用。所以一个电动帆飞行器必须需要传统的运载火箭将其送离地球后它才能展开电动帆并驶向深空。
然而这个优点是显著的,它可以自由改变航行方向。就像太阳帆可以通过改变帆板朝向改变方向一样,太阳风粒子打在电动帆的正面,飞行器就向远离太阳的方向航行,离太阳的轨道高度变大,反之亦然。
尽管这听上去像科幻,但科学家事实上已经着手开展各种实验。爱沙尼亚原型卫星在2013年发射,但是电机放线的时候失败了。芬兰aalto-1卫星在2017年6月发射,它的发射任务中的一项就是检验电动帆。到今年晚些时候我们应该就能知道这项技术可行与否。
当然,不只芬兰科学家在关注这种推动技术。2015年,NASA授予Jahunen教授和他的队伍第二阶段创新先进概念奖,让他们继续探索这个可以更快到达外太阳系的方案。
太阳圈边界静电快速运输系统飞船(Heliopause Electrostatic Rapid Transit System,HERTS)将从飞行器中间伸展出20个长线,形成了一个巨大的环形电“帆板”,以捕捉太阳风的带电粒子。缓缓转动飞船,离心力会将这些长线释放出来。