大功告成!42年夙愿成真,仅以阳光为动力的太阳帆自地球启航

发布时间:2019-09-24 00:43:12   来源:东方头条   点击:
早在1976年,已故的卡尔·萨根(Carl Sagan)与约翰尼·卡森(Johnny Carson)曾在今夜秀(Toni

早在1976年,已故的卡尔·萨根(Carl Sagan)与约翰尼·卡森(Johnny Carson)曾在今夜秀(Tonight Show)上坐在一起,共同洽谈一种称为太阳帆船的新型太空推进器。四十年后,行星学会正式宣布,在实践中已经出现了这一“非常令人兴奋的前景”。

通过十年的努力和700万美元的众筹,(非营利)的行星协会的光帆LightSail 2成为第一个仅依靠太阳能完成轨道跃升的小型航天器。

“我们非常高兴地宣布光帆LightSail 2任务成功”,行星学会的首席科学家以及光帆项目管理人Bruce Betts宣布。

“我们的标准是通过仅借助太阳的光压来改变航天器的轨道,从而证明在微型卫星CubeSat中实现控制太阳帆——这是从未做过的事情。”

LightSail 2航天器已进入轨道运行超过一个月。它首次打开了它的风帆。在此后的八天左右,航天器的轨道上升了1.7公里,完全由太阳的光子推动,这些光子从反射的风帆中“反弹”。

(行星协会)

继2010年推出的日本IKAROS太阳帆之后,LightSail 2成为仅借助太阳能飞行的第二次成功尝试。然而,与IKAROS不同,它可以使用这种新形式推进力来实际改变其轨道。

根据项目经理Dave Spencer的说法,LightSail 2由机载算法自动控制。通过每50分钟可将航天器扭转90度,该软件可以改变飞行器的方向,使其无论身处何处,均可从接收足够的太阳能。IKAROS只能转四到五度。

这个令人印象深刻的算法仍在更新和调整之中。到目前为止,最大的挑战之一就是改进由旋转轮控制的航天器的动力。

这个动量轮用于改变飞行器的方向,实现方式为打开和关闭太阳帆的推力。当动量轮开始接近最大速度时(目前频率为一日多次),它需要减速。

目前这一功能是使用电磁扭矩杆完成,电磁扭矩杆使用地球的磁场为航天器定向。不幸的是,这暂时使航天器脱离了太阳帆的正确方向,因此科学家们仍在试图找出如何尽可能地减少这些饱和点,上传了针对这个问题的软件补丁。

“我们正在从LightSail 2中学到很多东西,”行星协会首席执行官Bill Nye说。

“换句话说,虽然我们宣布任务成功,并且我们所做的是我们42年来一直所希望做的事情(取决于你如何估计),LightSail 2将飞行近一年……在接下来的几个月里,我们将学习很多关于控制航天器和帆的性能的信息。“

(行星学会)

很难准确预测航天器能够进一步提升其轨道的程度。根据模拟发射时的预测,随着太阳能推进力的增加,它将使飞行器的轨道每天增加约半公里。

最后,实际情况和预计相差不多;事实上,前一天飞船增加了大约900米(2,950英尺)

但航天器轨道存在下限,也存在上限。

Spencer在解释说:“那些海拔高度的大气密度实际上很难建模,变化很大,所以我们并不知道大气阻力将在何时阻止轨道继续上升。”

“所以我们会尽可能地继续这样做。”

这项技术的应用前景非常广阔,科学家们已经提出将其用于寻找外星生命,监测太阳的天气,创设小行星临近的预警系统。

甚至有一个梦想,即如果能够发现一种能够耐受高温和辐射的材料,那么太阳帆航天器就会真正地在临近太阳的地方攀升,接受巨大的推力,最终使它能够以更高的速度行进。

“这项技术使我们能够以前所未有的方式将事物带到太阳系中甚至更远的目的地,”Nye在简报中说,“因为你不需要燃料,你不需要所有控制燃料、管理燃料和购买燃料的系统。“

NASA预计将于2020年中期推出的近地小行星侦察兵,可能是这项新技术的最早应用。这一大胆的任务计划使用太阳帆和6U CubeSat或微型航天器以收集附近小行星的数据,而人类将有可能在未来使用这些小行星执行任务。

斯宾塞在简报中解释说:“太阳帆船任务的早期概念包括大型航天器和巨大的帆。

“但真正有趣的是,在过去十年左右的时间里,CubeSat正在进行革命,技术可以使得体积非常之小,以至于太阳帆船真正走在了前列,并被开发成为这些小型航天器的太空推进源。”

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天文学名词

3. CARLY CASSELLA-陈简简

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