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富婆印刷圖庫:用陽光推動航天器 “光帆2號”正驗證這想法

時間:2019/8/15 14:03:54   作者:   來源:   閱讀:0   評論:0
內容摘要: 事實上,光帆的概念早在上個世紀20年代就已經出現了,最初的設想是單純利用太空中取之不盡的免費能源——太陽能,為宇宙飛船提供動力。但在隨后的很多年,光帆的概念只出現在科幻小說中,直到1959年才出現了第一篇關于光帆的學術論文。上個世紀50年代,美國國家航空航天局(NAS...
             事實上,光帆的概念早在上個世紀20年代就已經出現了,最初的設想是單純利用太空中取之不盡的免費能源——太陽能,為宇宙飛船提供動力。但在隨后的很多年,光帆的概念只出現在科幻小說中,直到1959年才出現了第一篇關于光帆的學術論文。上個世紀50年代,美國國家航空航天局(NASA)開始著手研究光帆,但由于美蘇航天競爭和載人登月計劃,光帆技術的研究在60年代幾乎停滯。直到70年代NASA噴氣推進實驗室(JPL)的研究人員計劃發射一枚以光帆為推進器的航天器去實現與哈雷彗星的“會合”,在當時其他技術幾乎是不可能實現的,所以該項目很快獲得了NASA的立項。雖然最終由于技術限制和電推進方案的競爭該項目被放棄了,但這是人類第一次嘗試利用光帆來進行空間探測。此次“光帆2號”既是第一個在地球軌道上使用光帆推進的航天器,也是繼日本IKAROS任務之后,第二艘成功使用光帆的航天器。

  那么,太陽光怎樣為航天器提供推力呢?

  “光帆表面覆蓋著能夠反射太陽光的金屬薄膜。”清華大學航天航空學院副教授龔勝平談到,光子既有能量,又有動量,從動量的角度解釋太陽光壓力更好理解,光子撞擊光帆表面的金屬鍍層時被反射,與光帆產生動量交換,從而給了航天器飛行的動力。

  不同形態的光帆各有優點

  龔勝平描繪了“光帆2號”的“出航”過程:最開始它以一個被“打包”的收縮狀態放在衛星中,進入太空后展開,利用光壓進行軌道攀升。

  “光帆的形態分為兩種,一種是自旋型,姿態自旋穩定;另一種是支撐型,姿態三軸穩定。”龔勝平表示,它們各有優劣,自旋展開方式不需要支撐結構,結構簡單,且沒有支撐結構可以獲得更大面質比,但航天器自旋需要消耗一定能量,同時,改變光帆的姿態(帆面的空間指向)比較困難,而三軸穩定型則相反。“光帆2號”就屬于支撐型,此前日本的IKAROS屬于自旋型。

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