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未来深空探测的有力推手——太阳帆

2012-11-28沈自才

航天器环境工程 2012年2期
关键词:利用

太阳帆飞行技术是未来深空探测非常有前景的推进技术之一,其原理就是利用太阳的大面积薄膜上的反射光压提供航天器飞行的动力。由于这种推力很小,所以不能为航天器从地面起飞;但在没有空气阻力存在的太空,这种小小的推力仍然能为有足够帆面面积的太阳帆提供 10-5~10-3g左右的加速度。如果先用火箭把太阳帆送入低轨道,则凭借太阳光压的加速,它可以从低轨道升到高轨道,甚至加速到第二、第三宇宙速度,飞离地球,飞离太阳系。太阳帆理论上最高速度是光速的2%,也就是6 000 km/s。如果帆面直径为300 m,则可把0.5 t质量的航天器在200多天内送到火星;如果直径大到2 000 m,可使5 t质量的航天器飞出太阳系。同火箭和航天飞机迅速消耗完的燃料相比,太阳光最大的好处是不会枯竭:只要有阳光存在的地方,它会始终推动飞船前进。

著名天文学家开普勒早在 400年前就曾设想过不携带任何能源,仅依靠太阳光的能量使飞船驰骋太空的可能性。他曾指出,彗星烟雾状的尾部就是在太阳光影响下“不断飘动的”。开普勒还计算出太阳光可为宇宙飞船提供的具体推力。但直到1924年,俄国航天事业的先驱齐奥尔科夫斯基和其同事灿德尔才明确提出“用照射到很薄的巨大反射镜上的太阳光所产生的推力获得宇宙速度”。正是灿德尔首先提出了太阳帆——这种包在硬质塑料上的超薄金属帆的设想,成为今天建造太阳帆的基础。

2001年7月20日,人类的第一个太阳帆“宇宙一号”从一艘俄罗斯的核潜艇上发射升空,但飞船由于没能与第三级运载火箭分离而坠毁。……

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