太阳帆在太空中航行已不再是梦

前不久，英国行星学好公布，她们在6月发送的光帆2号小通讯卫星早已取得成功认证了运用太阳帆来更改路轨的工作能力。在无需然料的状况下，“光帆2号”借助其在路轨上展开的32平米的太阳帆，在四天的时间里将路轨远地点上升了1.7千米。“光帆2号"是怎样保证驭光而行的?它从问世到取得成功经历了如何的坎?现阶段太阳帆还有哪些难题急需解决?

乘光向前的基本原理

大家常常能够在海平面上见到游艇，针对游艇出航的基本原理，大家一定不生疏。那便是运用清凉海风轻拂在船帆上转化成的标准气压，得到游艇前行的驱动力。根据操纵风帆的转动视角，游艇乃至能够 逆风而行。

太阳帆所应用的基本原理也与游艇出航的基本原理相近。太阳光也是有风，即从太阳光表层空气持续发送出去的平稳离子流，但太阳帆运用的并不是太阳风，只是驱动力比太阳风也要大1000倍的自然光。

仅是由光子美容组成，当光子美容撞到光洁的平面图时，能够像从墙壁反跳回家的乒乓球赛一样更改健身运动方位，并给碰撞物件以相对的相互作用力。大家往往觉得不上一切太阳的工作压力，那是由于它真是太过细微。在地球上到太阳的距离上，自然光在1平方公里总面积的帆表面所造成的扭力仅有9哥白尼。

有关光有工作压力的探寻能够 一直上溯1619年，那时候知名科学家开普勒就猜想陨星的小尾巴往往背向太阳光，是由于存有一种太阳风将其吹起。如今了解造成 彗尾背向太阳光的缘故主要是太阳的工作压力，因此开普勒的猜测能够 做为第一个涉及光压行业的阐述。

殊不知，太阳帆这一定义直至上世纪20年代才明确起來。1924年，航空航天先行者齐奥尔科夫斯基同事灿徳尔明确指出用照在太薄的极大反射镜片上的太阳所造成的扭力可以得到宇宙速度的观点。更是灿徳尔明确提出的太阳帆定义，变成了今日修建太阳帆的基本。

因为自然光压造成的扭力不大，因此根据太阳帆的航天飞机不可以从路面起降。外太空中运作的航天飞机处在失重状态，再加沒有*落体速度，因此轻度的自然光压就可以让它加快，促使太阳帆不用带上然料就可以促进航天飞机持续加快。

来源于太阳光的光源出示了数不胜数的驱动力，理论上可以使配有大中型太阳帆的航天飞机最后做到24万多公里/钟头的速率。太阳帆乃至能够 变成现阶段唯一将会承载人们抵达太阳系外星球的航天飞机定义。

锲而不舍的探寻

尽管太阳帆最开始设想比人们第一枚火箭弹取得成功发送也要早好多年，但它的发展趋势却不那麼一帆风顺。尤其是“光帆2号”以及身后的英国行星学好，但是拥有 一段坎坷向前、持续探寻的艰辛过程。这一切得从一生着眼于促进太阳帆发展趋势的美国科学家弗里德曼谈起。

1976年，弗里德曼任职于美国nasa喷气式飞机推动试验室时，就曾明确提出运用一个64万平方的巨帆奔向哈雷彗星开展检测的构思。殊不知，美国nasa觉得这一举动太过探险而沒有听取意见。他之后离去美国nasa，并和知名的科学家、科谱文学家梅帝·萨根一起建立了英国行星学好，着眼于修建并发送人们的第一个光帆。

最开始，行星学好项目投资了400万美金，由俄罗斯科学院和巴黎拉沃奇金科学研究生产制造联合承担修建人们的第一个太阳帆“宇宙空间1号”。历经一再延迟以后，在2001年7月20日，“宇宙空间1号”从一艘乌克兰战略核潜艇上发送起飞，开展亚路轨航行展开实验，但因为太阳帆未能与火箭发动机的第三子级分离出来而失事。

在第一个“宇宙空间1号”不成功后，弗里德曼沒有舍弃，决策再次修建新的光帆，姓名依然选用“宇宙空间1号”。技术工程师们花销了三年的时间专业对太阳帆开展改裝和健全。新的“宇宙空间1号”比原先的“宇宙空间1号”在设计方案上更大，由八个15米长的纤薄三角形pvc膜帆构成，占地面积达600平方米，总重为50公斤。

2005年5月22日，新的“宇宙空间1号”乘座波浪号火箭发动机从坐落于巴伦支海的俄罗斯潜艇K-496上发送，立即开展入轨实验。殊不知，发送后它与地球上失去联系，因此实验不成功。

2009年，行星学好接任美国nasa的“纳帆-D方案”，在其基本上研发了根据立方米星技术性的“光帆1号”。2016年5月21日，“光帆1号”乘坐宇宙神-5火箭发射起飞。“光帆1号”入轨后展开了32平米的太阳帆，检测了自然光压的扭力实际效果及其姿态控制和通信技术性，但因为路轨高宽比较低，从自然光中获得的驱动力无法摆脱地球大气的摩擦阻力。期间，“光帆1号”还曾出現常见故障，已不向路面传送数据。历经8天的救治后，才与路面修复了联络。

2020年6月25日，“光帆2号”乘坐猎鹰重型火箭弹进入了离路面700千米之上的路轨高宽比。“光帆2号”于7月23日展开银白色太阳帆，经路面工作人员提升调节房屋朝向后刚开始提高路轨。目前为止，科技人员观察到“光帆2号”的路轨提高速率是每日200米到900米，早已超出了事前的预测分析。

“光帆2号”新项目斥资700万美金，关键借助来源于100好几个国家和地区的大概50000名行星学员vip会员，及其慈善基金会和企业捐赠获得。“光帆2号”每日任务的取得成功能够 说成完成了行星学好老总很多年来的心愿。

有待破译的难点

事实上，在行星学好锲而不舍坚持不懈的另外，许多国家也都会进行有关的科学研究。*宇宙空间航空公司科学研究开发设计组织的姿势特别是在快速，在2005年开展了170千米高处太阳帆亚路轨展开实验，在2010年发送太阳帆宇宙飞船——“伊卡洛斯号”开展了太空飞行实验。

太阳帆主要是由反射面塑料薄膜、支撑点构造、太阳帆展开部件等构成。以便缓解四轴飞行器的净重，扩大疏密总面积，必须选用纤薄和大规模的太阳帆面。

现阶段，太阳帆面关键选用的原材料是聚酰亚胺膜塑料薄膜或pvc膜。为提升自然光的透射率，一般还必须在塑料薄膜表层蒸镀一层太薄的铝膜。太阳帆的展开规定支撑点组织具备适度的抗压强度和弯曲刚度，另外也要尽可能地质轻。现阶段，科技人员一般会选用碳纤维材料高分子材料做为固定支架，在太阳帆展开前，支撑点组织要可以伸缩或打卷个人收藏。

现阶段，行星学好的科学研究关键早已落在了太阳帆原材料以上。为使航天飞机得到更大的瞬时速度，缓解太阳帆受力构造的重力梯度，使太阳帆面的展开更为非常容易和安全性，研发更为质轻的太阳帆原材料早已变成太阳帆航天飞机发展趋势的关键难题。

此外，太阳帆除开质轻之外，其原材料还务必具备出色的室内空间可靠性，耐高低温试验特性，优质的综合性结构力学抗压强度，及其便于成型和大规模制取等特性。

总而言之，人们的航空航天理想几乎都并不是一蹴而就的，太阳帆的发展史再度证实了这一点。从这当中大家也可以见到，要是勤奋努力，理想就一定能“驭光而行”。