中日竞相展开光帆飞船测试,伊卡洛斯抢得先机,天帆一号后发制人

到星际旅行 , 肯定又有人提起超光速飞行、曲率引擎、反重力飞行器 , 可是以地球目前的科技水平 , 连可控核聚变火箭发动机都做不出来 , 整这些概念未免太玄幻了 。 不过 , 也不用灰心 , 我们还真有一种靠谱的星际旅行方式 , 那就是太阳帆 , 即利用太阳的辐射压作为太空飞船前进的动力 , 就像几百年前哥伦布乘坐风帆战舰发现新大陆一样 , 去探测整个太阳系 。
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太阳帆是目前人类最靠谱的星际旅行方式
而世界上第一个成功在行星际空间运行的太阳帆 , 也是目前唯一一个以太阳帆进行星际航行的航天器 , 竟然是日本在2010年5月20日发射的“伊卡洛斯”号 。 当时 , 它与“拂晓”号金星探测器和其他四颗小卫星一起 , 乘坐H-2A运载火箭从种子岛升空 , 向金星方向飞去 。 “伊卡洛斯”号的设计寿命只有半年 , 但至今仍在工作当中 , 已运行近11年半 。
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“伊卡洛斯”号实景图
该太阳帆由日本宇宙航空研究开发机构开发 , 属于一种技术验证太空飞行器 , 其主要目的有四个:一是使用和控制大面积的薄膜式太阳帆;二是量测太阳帆上辐射压产生的加速度;三是以可变反射率的液晶板控制航行姿势 , 即航向控制;第四则是嵌入太阳帆的薄膜式太阳电池是否可启动酬载仪器 。 与此同时 , 也能探测行星际空间的伽玛射线暴、太阳风和宇宙尘等 。
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“伊卡洛斯”号模型
中日竞相展开光帆飞船测试,伊卡洛斯抢得先机,天帆一号后发制人】“伊卡洛斯”号的质量虽然只有315千克 , 但展开太阳帆之后 , 对角线的长度有20米 , 面积接近40个平方 , 下一步日本还准备发射一个50米直径尺度的太阳帆 。 而对于“伊卡洛斯”号的具体测试结果 , 比如在不同轨道上的辐射压产生的加速度到底是多少 , 日本一直对其高度保密 。
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“伊卡洛斯”号想象图
不过 , “伊卡洛斯”号虽然是唯一的在行星际空间运行的太阳帆 , 但并非唯一的太阳帆 , 2019年8月31日 , 我国利用“快舟一号”运载火箭成功发射了“天帆一号”太阳帆技术验证飞行器 , 并在同年12月进行了验证测试 。 和“伊卡洛斯”号不同的是 , 咱们的“天帆一号”更偏重于实际工程应用 , 第一次试验就搭载长沙天仪研究院潇湘一号07卫星 , 在轨成功验证了多项太阳帆关键技术 , 比如机构寿命、材料特性和轨道高度等 , 并且验证其离轨能力并探究其在空间碎片减缓中的潜在应用 。
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天帆一号展开过程
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天帆一号是与潇湘一号07卫星结合在一起的
另外 , 在2015年 , 行星协会发射的“光帆一号”和2019年发射的“光帆二号”也是这方面的佼佼者 。 特别是“光帆二号” , 太阳帆展开之后面积达32平方米 , 与“伊卡洛斯”号基本处于同一量级 。 它于2019年6月25日搭乘SpaceX的“猎鹰”重型火箭升空之后 , 进入地球轨道 , 并在一个多月后的7月31日 , 首次利用太阳的辐射压 , 成功进行了变轨 。
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光帆一号
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光帆二号
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在太空中展开后的光帆二号
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光帆二号和地球合影
不过 , 太阳帆也有它的局限性 , 它和太阳能发电板一样 , 不能离开太阳光的照射 , 这意味着它不可能突破太阳系 , 进入更远的深空 。 另外 , 从太阳辐射压中获得的推力非常小 , 航天器需要非常大的帆 , 并且加速过程极其缓慢 , 但一旦开始工作 , 其获得的加速度会源源不断 , 最终积累下来也非常可观 。
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光帆飞船真的靠谱吗?