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【宇宙科普】那年今日 世界首艘“太阳帆船”成功实现机体变速
2020-07-16 浏览次数:

来源:科普中国-科技名家·里程碑

201079日,世界第一艘单纯依靠太阳光驱动的太空帆船“伊卡洛斯”号成功利用太阳光压力,实现了机体变速。

20105月,“伊卡洛斯”号太空帆船与金星探测器“晓”在鹿儿岛种子岛航天发射场一同升空。“伊卡洛斯”号的任务目的是验证大型太阳帆展开机构的设计和开发程序、收集展开状态数据;验证利用在太空用薄膜太阳能电池发电方法的可行性、评估薄膜电池的效率;验证光子推进,研究并确定太阳帆的反射系数;验证太阳帆推进的制导、导航与控制技术以及持续和微小加速下的导航的轨道确定、姿态控制方法。

要完成这些任务,太阳帆是极其重要的。“伊卡洛斯”的太阳帆约为14米见方,由聚酰亚胺树脂制作,帆厚约7.5微米,相当于头发丝直径的十分之一左右。在火箭发射时,将帆折叠起来,收藏在直径约1.6米、高0.8米的圆筒形机体外侧。发射升空后,在距离地球约770万公里的太空中,“伊卡洛斯”号通过旋转机体,释放出安装在四角的坠子,利用离心力,顺利使帆展开成正方形。

并且通过利用薄树脂制帆布上的薄膜太阳电池,“伊卡洛斯”号能够在宇宙中不使用燃料还能进行飞行。但由于太阳光的压力极小,面积约200平方米的帆接收到太阳光能后,仅能受到约0.1克左右的压力。

不过,这些压力在没有重力和空气阻力的宇宙空间,将会被无损耗地积累起来。随着时间的积累,太阳光压力形成的动力可供“伊卡洛斯”号实现轨道控制和加速、减速等操作;而且“伊卡洛斯”号还可以通过张开的太阳帆,借助光的微弱压力实现加速,并利用安装在太阳帆上的液晶元件,通过部分改变光的发射率来使帆倾斜,从而改变行进方向。

截止到2011年,“伊卡洛斯”号已经成功完成全部试验项目,包括利用太阳光实现加速和改变轨道等。