王照涵

（中国人民大学 附属中学，北京 100080）

太阳帆技术初探与理论建模

王照涵

（中国人民大学 附属中学，北京 100080）

太阳帆技术以太阳光压为推进动力，超越了传统推进器中对燃料的需求，其基本工作原理为太阳帆在没有空气阻力的宇宙空间中会受到太阳光光子的连续撞击，使得自身的动量逐渐增加，从而达到所需要的加速度或速度。尽管光子的撞击力非常微弱，但是它们遍布宇宙空间并且持续不断，因此被认为是提供动力的理想来源。本文将对太阳帆技术进行初步介绍，系统地梳理国内外该技术的发展现状，并进一步地对太阳帆推进过程进行理论建模，给出光压力随探测器到太阳距离变化的理论公式，系统地分析其动力学过程。

太阳帆技术；结构分析；理论建模；动力学过程

0 引言

太阳帆是以太阳光光压为动力来进行推进的，由于光是由没有静态质量但有动量的光子构成的，因此当光子与某些介质碰撞并发生反射时，动量发生了变化，从而对太阳帆有了作用力。每个光子微粒都会向太阳帆传递微小的动量，经过这些微小动量长时间的聚集，太阳帆可以加速运行，使整个航天器达到可观的速度。同时由于太阳帆能使飞船在太空中的飞行寿命不受有限燃料的制约，因此它具有超越核子火箭、离子火箭、电火箭等有新型发动机火箭的潜力，可以执行范围更广的探索任务。

早在1973年，美国宇航局（NASA）就开始了太阳帆航行技术的研究。……