“光帆二号”刚在太空部署其反射太阳帆,这是科学史上的光辉时刻

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“光帆二号”已成功部署其太阳帆。太平洋标准时间晚十二时不久后(协调世界时19:00),行星协会在推特上表示太阳帆已经部署,其飞行器依靠阳光航行。我们都能尽享这一成功,并开始想象太阳帆将如何适应人类的空间探索计划。

2019年7月23日,“光帆2号”展开太阳帆。(图片来源:美国行星学会网站)

对于“光帆二号”和行星协会(世界最大的非营利空间组织)来说,这是一个戏剧性的时刻。

“光帆二号”是他们光帆计划中的第三架飞行器。它于2019年6月25日发射,随后一直在轨道中运行,预备航行部署并向我们传送一些地球的美妙照片。

“光帆2号”捕捉到“月牙形”的地球图像(图片来源:行星协会)

行星协会的一系列推文讲述了整个故事。

航行部署是由地面系统小组启动的手动两步程序。首先,小组必须“武装”起部署的太阳帆,然后发送指令部署帆。若一切顺利,遥测显示电机计数会增加。

“光帆二号”的帆实际上是由四个更小的三角帆组成的一个系统,在部署时形成一个大正方形。部署后,帆的面积为32平方米(340平方英尺)。一旦部署,它可以用来提升航天器轨道,展现太阳帆的力量和有用性。

接下来是一颗来自小行星的遥测信号,显示电机数量在增加。遥测信号也显示相机处于工作状态。

部署完成!遥测显示电机已达到目标数!

我们依然等待来自“光帆二号”的一些新图像,尽管此时我们已经拥有非常棒的动图可以查看。

(行星协会)

太阳帆技术

如果你不熟悉太阳帆技术,这个想法相对简单,至少从理论上来说是这样。

一块太阳帆利用来自太阳的光子动量,就像帆船捕获风的能量那样。光帆不能捕获光子,光子从反射表面反弹并推动帆。这是一种轻量级的简单技术,具有很大的潜力。

在太空真空中,它可以工作。航天器的动量没有阻力,所以随着时间的推移,越来越多的光子从反射表面反弹,航天器的速度增加了,无需携带任何燃料或者推进系统。

被加速的太阳帆原理图,图片来源:breakthrough Initiatives

在某种程度上,太阳帆的确像船上的帆。太阳帆可以瞄准角度,来引导航天器的飞行。如果帆直接对准太阳,航天器将直接驶离太阳。

但是通过抢风航行,或者改变帆的角度,使用太阳帆的航天器可以引导推进自身越过太阳系到更远。

当他们航行时他们能获得越来越多的动力,只要光子击中他们,他们就能持续加速。一个太阳帆飞行器可以达到化学火箭永远达不到的速度,尽管很明显的是,他们无法凭自身力量逃逸地球引力。

当然,动量不可能一直以相同的速度增长。太阳帆离太阳越远,击中它的光子就越少。尽管它不会在虚无的空间里减速,但它的加速度会降低。

基于以上原因,太阳帆的目标是长途旅行,那里有简单而有效的推进系统发光。甚至有一种想法,可以用激光射向太阳帆来帮助它们加速更多。

激光辅助太阳帆

“突破之星”计划打算派遣一支小型太阳帆飞行器舰队到我们最近的恒星邻居,半人马座阿尔法星。

相较于单靠太阳的能量到达阿尔法星,它将通过一组激光推进,激光的光子将像太阳光子一样撞击太阳帆。激光阵列将加速航天器直至60,0000千米每秒(37282米每秒)——或者说是光速的20%

半人马座阿尔法星远在4.37光年外,所以即使利用激光,“突破之星”计划也将花费20年抵达。

相较于“光帆二号”,这是一个完全不同的,更加雄心勃勃的计划。而且,“突破之星”计划是一个俄罗斯亿万富翁的项目,而“光帆二号”是一个由热心支持者资助建立的公共的、非营利性航天器,它如今的成功是伟大的成就。

“光帆二号”是一项示范飞行任务,其目的是展示即使小的太阳帆也能够提升航天器轨道。依然有很多的障碍阻止其扩大规模。它可能是小型卫星的商业应用,而最终,它的技术在探索我们的太阳系中可能发挥作用。

如今,请欣赏行星协会的成功!

FY:sciencealert

作者:EVAN GOUGH

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