用陽光推動航天器 「光帆2號」正驗證這想法-绵竹新闻

                                                                  2019年08月15日 9:29 来源:绵竹新闻 编辑:极速时时彩注册

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                                                                  未來激光驅動將飛得更遠2016年〇☆,霍金在微博中提出了「突破攝星計劃」▽♂∵。該計劃旨在研發出一台「納米飛行器」⌒,由激光陣列驅動它達到五分之一光速⊿,在發射后20年左右到達半人馬座阿爾法星系統♂♂△,併發送回來那裡的行星圖片♂∴▽。

                                                                  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〇,進入太空后展開▽☆,利用光壓進行軌道攀升∵┊┊。

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                                                                  光帆的最大優勢是航天器不需要攜帶燃料∵♂,理論上可以一直在太空飛行直到材料失效♂↑。因此☆◇,可以完成一些傳統航天器難以實現的高能量、長時間任務↑♀▽。

                                                                  「面積為1平方公里的光帆受到的作用力大概只有9牛頓♂⊿。」龔勝平表示↑。目前△□⌒,光帆表面覆蓋的金屬鍍層的材質幾乎都是鋁〇♂﹡,它對太陽光的利用率接近90%☆□,雖然光壓力很小〇∵↑,但是如果我們能夠將光帆製作得足夠輕☆∟,使它的面質比足夠大♂π,依然可以獲得較大的光壓加速度⌒⊿。

                                                                  龔勝平表示:「這個計劃目前只是一個設想┊。在這個設想中♂,整個航天器質量只能有3.6克□▽,光帆帆膜厚度約為1000納米⌒□♂,還要求推動它的激光光強達到200吉瓦⌒┊☆,而這相當於幾千個三峽大壩的發電功率⊙⊙。」

                                                                  「在不久的將來☆,隨着光帆技術的進一步成熟∴﹡,它還有更廣泛的應用π〇。」龔勝平表示﹡。比如2020年∴,NASA的「近地小行星偵察機」(NEA Scout)任務將搭載光帆探測小行星♀π。

                                                                  那麼π□,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▽〇△,與光帆產生動量交換┊∵,從而給了航天器飛行的動力?∵。

                                                                  「如『突破攝星計劃』提出的面密度為0.2克/平方米的光帆在地球附近的光壓加速度可以超過0.04米/秒2﹡。」龔勝平表示△。

                                                                  馭光而行的想法由來已久事實上⊙,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↑∴。但在隨後的很多年□♂,光帆的概念只出現在科幻小說中◇☆π,直到1959年才出現了第一篇關於光帆的學術論文⌒。上個世紀50年代⊿,美國國家航空航天局(NASA)開始着手研究光帆▽∴,但由於美蘇航天競爭和載人登月計劃﹡,光帆技術的研究在60年代幾乎停滯〇⊿∴。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?。雖然最終由於技術限制和電推進方案的競爭該項目被放棄了π□□,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任務之後♀,第二艘成功使用光帆的航天器☆〇┊。

                                                                  實習生 林文慧 本報記者 徐 玢

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                                                                  由於光帆的動力來源於太陽光☆,且光壓強度與太陽距離平方成反比∟,當它在遠離太陽時⌒♂,其加速性能將大大減弱∴。因此□☆,光帆在離太陽更近的空間探測任務中具有更大的優勢﹡。但也可以利用光帆的持續加速特性探測距離太陽較遠的空間∴﹡⊿,這就要求在光壓力變得很小之前利用光壓力將光帆加速到很大的速度♀∵。

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