太阳能帆板和太阳帆

太阳能帆板是航天器上的一种能源装置，而太阳帆是航天器。宇宙飞船上有三种能源，比如卫星。一个是电池。第二，核能发电；第三是太阳能。太阳能广泛用于航天器。宇宙飞船上的大多数仪器和设备都是靠电工作的。太阳能电池板(有时简称为太阳能板)是将太阳光能转化为电能的装置。它有很大的面积，像翅膀一样在飞船的两侧展开，所以也被称为太阳翼。一个半导体硅芯片或砷化镓芯片粘贴在它上面，把太阳光的光能转换成电能。因此，太阳能电池阵列实际上是一个太阳能电池阵列。在早期，航天器上的太阳能电池阵列设置在航天器的外表面。后来，由于航天器功率需求的增加，它发展成为一个巨大的帆板，这个帆板的面积不断增加。太阳帆是一种利用阳光的光压力来航行宇宙的航天器。根据光子理论，每个光子的动量是普朗克常数h ×光波频率v/光速c。如果每秒有n个光子垂直撞击物体，物体获得的动量增益，即接收到的压力，是n × h ν/c。如果光子被完全反射回来，压力是2n × hν/c。单位面积的太阳光光子的压力是太阳光的压力，记录为P0。阳光的压力很小。阳光对绝对黑体的压力仅为4.55× 10-6牛顿/平方米。但是在外太空的真空中，它可以把普星的气体吹出一条长长的尾巴。如果太阳光以θ角以面积为S的方式照射到太阳帆的帆面上并被反射回来，那么太阳帆上的太阳光压力产生的推力为:f = 2POS (R0/R) 2COS2θ，其中R0是地球到太阳的距离，R是太阳帆到太阳的距离。根据上面的公式，如果帆的面积是2平方米，阳光产生的推力只有1毫克。由于这个推力很小，它不能从地面起飞，但在没有空气阻力的空间，这个小推力仍然可以为太阳帆提供大约10-5 ~ 10-3g的加速度，并有足够的帆表面积。如果火箭首先被用来将太阳帆送入低轨道，它可以从低轨道上升到高轨道，甚至加速到第二和第三宇宙速度，然后随着太阳光压力的加速飞离地球和太阳系。如果帆面直径为300米，质量为0.5吨的宇宙飞船可以在200多天内发射到火星。如果直径高达2000米，质量为5吨的宇宙飞船可以飞出太阳系。