什么是太陽帆(Solar Sails)？

太陽帆是一種被提議的太空推進形式，它利用太陽光子的壓力來提供推力。光子從一個附在有效載荷上的鏡子反射出來，傳遞動量，使太陽帆及其伴隨的有效載荷加速。例如，與，由化學火箭產生的推力，可行的太陽帆必須非常大和輕。美國...

太陽帆是一種被提議的太空推進形式，它利用太陽光子的壓力來提供推力。光子從一個附在有效載荷上的鏡子反射出來，傳遞動量，使太陽帆及其伴隨的有效載荷加速。例如，與，由化學火箭產生的推力，可行的太陽帆必須非常大和輕。美國宇航局正在研究的一個設計大約是半公里（31英里）寬。擬議的建筑材料包括聚酯薄膜和聚酰亞胺薄膜，鋁，以及一種新型的碳纖維。麻省理工學院學生埃里克·德雷克斯勒在其碩士論文中開發了一種具有燒杯設計的最高推力質量比的科學家（德雷克斯勒主要被稱為納米技術領域之父），采用30-100納米厚的鋁膜，德雷克斯勒設計的每平方米推力值比大多數采用塑料的設計方案高出10倍左右。實現德雷克斯勒設計的關鍵在于太空制造設施。用于太陽帆的薄膜非常精細，無法折疊、發射，盡管光子壓力已經被用來對太空探測器的航向進行微小的改變，但迄今為止還沒有建造出以太陽帆作為主要推進方式的航天器。然而，2004年，日本宇航局ISAS成功地在近地軌道上部署了2個太陽帆原型，行星學會（Planetary Society）、《宇宙工作室》（Cosmos Studios Studios）和俄羅斯科學院（Russian Academy of Science）聯合發起的私人項目"宇宙1號"（Cosmos 1），這是世界上第一艘太陽帆宇宙飛船。由于太陽帆推進的非常規性質，大型政府機構一直不愿意對其進行投資，將開發工作留在了該領域私人實體太陽帆將是太陽系中太陽光線最強烈的地方使用的理想選擇。在太陽系外執行任務時，需要使用行星大小的反射鏡將光能精確地聚焦到太陽帆上。盡管這是一項龐大的工程任務，但有一天它可能被證明是將航天器加速到相當于光速的一小部分。設計精良的太陽帆可以通過適當的傾斜角度，向遠離太陽的方向行駛。為了提高太陽帆的速度，人們提出了一種涂有顏料的太陽帆，一種假想的帆，上面涂有化學物質，可以在飛船的整個飛行過程中蒸發，從而提供額外的推力。

發表于 2020-09-18 09:01
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分類：科學教育

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