太阳帆

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太阳帆又称光帆、光子帆或太阳帆,是利用太阳光的辐射压来驱动太空探测器的概念。 与其他驱动器相比,太阳帆的加速度非常低。因此,使用太阳帆的概念设想了多年的任务持续时间。技术挑战是在太空中部署和操纵非常轻且非常大的水翼。 有了太阳帆,就要利用太阳的辐射压作为驱动源。太阳常数为1.367kW/m²(太阳在距地球一定距离处的辐射功率密度),这导致辐射压力为9.1μN/m²–具有完全的垂直反射,然而,这没有...

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太阳帆

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太阳帆又称光帆、光子帆或太阳帆,是利用太阳光辐射压来驱动太空探测器的概念。

与其他驱动器相比,太阳帆的加速度非常低。 因此,使用太阳帆的概念设想了多年的任务持续时间。 技术挑战是在太空中部署和操纵非常轻且非常大的水翼。

概念

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有了太阳帆,就要利用太阳的辐射压作为驱动源。 太阳常数为 1.367 kW/m²(太阳在距地球一定距离处的辐射功率密度),这导致辐射压力为 9.1 μN/m² – 具有完全的垂直反射,然而,这没有意义在行星际轨道上。 典型的是羽毛的倾斜位置,其中出现切向力分量,可以增加或减少轨道能量。 作用在地球轨道区域内一平方米帆面积上的力则约为4µN。

因此需要非常大的面积和很长的时间来显着加速即使是小质量。 这意味着帆必须非常薄。 如果覆盖的质量为 10 g/m²,包括有效载荷,则加速度为 0.4 mm/s²,速度增加 10 km/s 将需要将近一年的时间。

阳光的强度与距离成反比。 近距离飞越太阳可以利用它来获得更大的加速度值。

实际实验

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Znamya-2 (1993)

为了执行此操作,进步M—15M号货运飞船在远程控制下脱离对接,并在 230 米的距离处旋转以稳定位置。40 kg 的反射器在离心力的作用下在电动轴上拉伸至直径 20 m,但围绕圆周连接的八个箔段的边缘并未完全展开。

DLR 演示器 (1999)

1999 年,“太阳帆”能够演示在地面部署 20 m × 20 m 的太阳帆。 风帆由四个碳纤维增强塑料外伸支架组成,展开时会展聚酰亚胺风帆。 悬臂管由两个卷起的半壳组成,展开后会恢复原来的形状。喷气推进实验室为演示器提供了一个风帆部分。

宇宙 1 (2001)

2001 年,宇宙工作室Cosmos Studios)和行星协会的一次亚轨道测试失败了,因为使用的波浪号运载火箭的第三级未能分离。宇宙1号应该使用充气管部署了八个 5µm 厚的镀铝聚酯薄膜段。2005 年,第 一级故障阻碍了在 800 公里高度的轨道部署。该实验旨在证明通过增加太阳帆的轨道。

太阳干扰器 (2014)

太阳帆船设计用于部署 38m × 38m 的太阳帆,并展示帆的机动性和适航性。

太阳帆

系统组件

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“太阳帆”驱动概念需要极薄的箔片,与镜面涂层和跨越结构一起,比纸轻十到一百倍,同时具有足够的抗撕裂性,可以从紧凑的包装展开到是足球场大小的几倍。

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词条目录
  1. 太阳帆
  2. 概念
  3. 实际实验
  4. Znamya-2 (1993)
  5. DLR 演示器 (1999)
  6. 宇宙 1 (2001)
  7. 太阳干扰器 (2014)
  8. 系统组件

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