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航天科普

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“光帆”航天器进入太空测试

更新日期:2015-6-10来源:上海航宇科普中心

    美国东部时间520日,与X-37B空天飞机一起升空的还有美国行星协会革命性的光帆(LightSail太阳帆航天器。入轨后,它将展开巨大的太阳帆,对太阳的推力效果进行测试。如果测试成功,最新太阳帆技术可能标志着航空推进领域的一个重大突破,将使航天器能以更低的成本探测更遥远的地方,例如月球和火星等,甚至进行星际旅行。

太阳帆简介:

 太阳帆(英文名:Solar sails),利用太阳光的光压进行宇宙航行的一种航天器。由于这种推力很小,所以航天器不能从地面起飞,但在没有空气阻力存在的太空,这种小小的推力仍然能为有足够帆面面积的太阳帆提供 10e5~ 10e3g左右的加速度。

     太阳帆是一种没有发动机、以太阳光作动力的航天器。传统航天器是由其内部能量燃烧所产生的冲力来推动的,而太阳帆则由其巨大的、像镜子一样的帆反射的光子来推动。

      太阳帆技术并非非常先进的理论,在一个世纪前就有科学家提出了相关理论。40年前科学家卡尔·萨根将该理论用于构想太阳帆航天器,利用太阳 风来驱动飞船前进。当太阳帆展开时,来自太阳的光子会推动太阳帆,让其前进,与地球上的风帆被风推向前如出一辙。这个推力本身非常小,但因为太阳产生的推力持续不断,而航天器也不会受到空气的阻力或摩擦力影响,会一直加速前进,最终可能会达到光速。

      从理论上看,太阳帆飞船能够航行至更加遥远的宇宙空间。毕竟这款航天器需要的只是光压,只要有恒星的地方就能够产生光压。一个行星际太阳帆不出5年就能到达冥王星。相比较而言,美国探测冥王星的新地平线探测器使用化学推进及从木星那里得到的引力辅助,计划要用9年时间才能到达目的地。很 多专家表示,太阳帆航天器是推动实现飞往另一星系的第一代星际飞行任务最有可能的候选者

      这款光帆航天器是一艘由3立方体卫星(CubeSats组成的小型航天器,这种立方体卫星重约10公斤、高30厘米、宽10厘米,跟一块面包差不多大小,其发射成本更加低廉。

      光帆航天器入轨后,将展开4个巨大的太阳帆。这些太阳帆的展开面积为32平方米,由一种反光效果很好的材料聚酯薄膜制成。这些太阳帆将完全沐浴在太阳光中,每一个轻子或光子都会给予其一点微小的动力,加在一起后,这些很小的动力便能在无需沉重且昂贵的化学推进剂的情况下使太空飞船前进。

      如果一切按计划进行,第二款光帆航天器将于明年,由SpaceX功能强大的重型猎鹰(Falcon Heavy)火箭发射升空,这个航天器将被置于距离地面更远的轨道(720公里),这足以让其逃脱地球的魔爪,利用来自太阳的推力在太阳系内旅行。

     科学家们认为,太阳帆飞船可能是人类星际旅行的唯一希望,因为以太阳光作为动力,可减少宇宙飞船携带的大量燃料,增加其机动性范围,使其在太空停留更长的时间,而且只要有阳光存在的地方,它就会不断获得动力加速飞行。太阳帆代表了人类未来太空飞行的技术,可以相信,人类未来完全可以利用太阳帆从事深空探索,并给人类的太空旅行带来一场新的革命。