您现在的位置是: 首页 > 创业创新 >

Bill Nye的太阳帆意味着太空旅行的未来

  • 2019-08-25 17:23:08    来源:   作者:

该LightSail 2,一个crowdfunded太阳帆由比尔·奈的非营利性组织,行星协会设计的,最近通过完全由太阳光提供动力的空间飞行。从技术角度来说,飞行器的轨道高点增加了2公里(1.2英里),从而证明太阳能航行是可能的。

这本身就是一项了不起的成就,但它可能对太空旅行的未来产生更深远的影响。

太阳能航行如何运作

太阳帆是通过使用反射光的微粒的闪亮帆来工作的,称为光子。光子从帆上反弹并提供微小的动量,像风吹进船的风一样向前推动飞船。虽然产生的动量非常小,但由于空间没有空气阻力,这种方法可以使船舶加速到比传统推进更高的速度。

将卫星送入轨道

太阳帆船的首次应用是将像CubeSat这样的小卫星放入轨道。对卫星发射的需求持续增长,特别是在通信行业,太阳帆船提供了放置这些卫星的有效方式。

LightSail 2是一种小巧的工艺,大约只有一条面包的大小,但类似于CubeSat尺寸10 x 10 x 10 cm。太阳帆可用于调整卫星的轨道或将其“悬停”在特定位置。通常,卫星将被太阳的引力拉动,但是太阳帆可以提供抵消这一点的推进力,使卫星固定在一个位置。

LightSail任务的主要目的是证明可行性或放置卫星,LightSail项目经理和行星协会首席科学家布鲁斯贝茨在一份声明中说:“我们的标准是通过仅使用航天器的轨道来证明在CubeSat中控制太阳帆。太阳的轻微压力,这是以前从未做过的事情。我为这支球队感到非常自豪。这是漫长的道路,我们做到了。“

参观其他星球

然而,太阳帆船的未来可能不仅仅包括卫星。可以使用相同的技术帮助我们访问太阳系内的其他行星。

由于太阳系在靠近太阳系中心的地方更强,太阳帆航行对于参观火星,金星和水星的内行星最为有效。太阳帆船要到达内行星需要几个月甚至几年,但它可以用来向火星发送物资以支持载人飞行任务。火箭发射非常昂贵,更不用说对环境有害,因此太阳帆为未来的再补给任务提供了另一种选择。

由太阳帆提供动力的船只仍需要一枚火箭发射它,但它只需要进入低地球轨道,这需要更少的燃料。一旦进入轨道,飞船就可以展开太阳帆,并利用阳光将自己推向目的地。世界空间基金会联合创始人杰罗姆·赖特(Jerome Wright)在他的“ 太空帆船”一书中估计,使用太阳帆而不是火箭发射可以节省超过100亿美元的任务成本。

欧洲航天局已提议使用太阳帆来访问水星,由于靠近太阳,水星很难使用火箭。太阳帆船不仅可以访问地球,还可以将样本从地球返回地球。

有了一些耐心,同样的原则可以用来访问木星和土星这样的外行星,这可能需要两年或更长时间。这方面的挑战是飞行器的行驶速度非常快,因此当它到达目的地时需要以某种方式减速。

地球火星

航空航天工程师罗伯特·祖布林(Robert Zubrin)提出,我们可以通过在行星的极点上放置一个固定的卫星来有效地对火星进行地球化。这颗卫星可以将太阳光反射到极地冰盖上,从而使地球大气层变暖,使其更适合人类居住。

火星2020载人任务pia23302雇用

这位艺术家的概念描绘了火星上的宇航员和人类栖息地。美国宇航局的火星2020探测器将携带许多技术,使火星更安全,更容易探索人类。

NASA

为实现这一目标,卫星将需要以使用地球同步轨道不可能的方式停留在一个位置。然而,太阳帆将允许卫星变成一个“状态”,它就像CubeSat可以悬停在地球上一样徘徊在原地。

参观其他太阳系

甚至有可能使用这项技术来访问其他明星。为了在合理的时间范围内实现这一目标,我们需要找到一种方法来将风力提升到足够高的水平,以使飞船能够以比目前更快的速度行驶。

这是我们达到科幻领域的地方。物理学家和科幻作家罗伯特·福德提出,这样做的一种方法是安装由围绕太阳运行的太阳光驱动的高能激光器。这些激光器可以向太阳帆船进行训练,并且由于激光器具有高能量,它们会将飞行器推进到高速并将其射出太阳帆系统。

这种方法的问题再一次是如何在飞行器到达目的地时减速。向前提出了一种双帆系统,其中部分帆在接近目标时被切断,将梁反射回帆的主要部分并使船减速。

超越太阳帆:微波帆

通过可见光为船舶提供动力的另一种方法是使用微波炉,微波炉可以进一步送入太空,因此甚至比激光器更能推进飞行器。Forward还提出了Starwisp探测器的概念,该探测器具有微波导航,使用微波光束以每秒24米的速度加速,使飞行器在超出光速范围之前达到光速的很大一部分。微波发射器。

这样的探测器仍需要数十年才能到达其他恒星,但它们的生产和发射成本相对较低。可以派出数百甚至数千个这些探测器来探测星系的远端部分,在旅行时收集信息。

太阳帆船的下一步

回到现实领域,下一个展示太阳帆航行用途的项目将是美国宇航局的近地小行星侦察兵,这是一个由太阳帆提供动力的CubeSat。未经摧毁的侦察任务将针对我们太阳系中尚未被选中的小行星,并可能在明年开始发射。

郑重声明:本文版权归原作者所有,转载文章仅为传播更多信息之目的,如作者信息标记有误,请第一时间联系我们修改或删除,多谢。
Top