我国首次完成太阳帆在轨关键技术试验 未来星际旅行或许要靠它

据中科院沈阳自动化所发布的消息称,该所研制的“天帆一号”(SIASAIL-I)太阳帆,搭载长沙天仪研究院潇湘一号07卫星,在轨成功验证了多项太阳帆关键技术,包括微小卫星两级主被动展开系统、多帆桁同步展开机构、可展开双稳态杆技术、柔性帆膜材料、帆膜折叠展开技术等,标志着太阳帆关键技术试验验证任务取得圆满成功。这也是我国首次完成太阳帆在轨关键技术试验,将对后续大型太阳帆研发提供技术支持。

太阳帆(英文名:Solar sails)是利用太阳光的光压进行宇宙航行的一种航天器,被广大学者和专家认为是目前极具可能到达太阳系外的航天器,在小行星探测、地磁暴监测、太阳极地探测及空间碎片清除等方面具有广泛的应用前景。大型太阳帆被认为是未来行星间航行的关键手段。正因如此,美国、日本的科学家都已经先后进行过太阳帆的试验。

2001年7月20日,美国“行星协会”资助打造的人类第一个太阳帆“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。

2004年8月,日本人研制的太阳帆升空并进行了170公里高的短暂亚轨道实验,打开了两个长约10米的树脂薄膜帆板,检验了光帆展开的可行性,之后火箭和光帆坠入大海。而就在同期,美国宇航局也在进行太阳帆飞船的研究,并为选择太阳帆的制造材料进行了大量测试工作。

而在经过多次的努力和尝试后,今年6月,美国“行星协会”的光帆2号飞船发射升空。在随后的8月,美国“行星协会”宣布,“光帆2号”在太空成功验证了太阳帆技术,仅利用太阳光的光子动量作为动力就抬升了轨道高度,成为首个在地球轨道上受控运行的太阳帆飞行器。

尽管太阳帆要真正进入实际应用,还有很长的路,但对于这种新技术的应用很多科学家已经抱以很大的期望。在2016年,霍金等人启动的突破摄星计划中也有涉及,但在这里驱动光帆的太阳光被换成了能量更大的激光。

根据突破摄星计划披露的信息,项目将研发能达到相对论速度的光驱动“纳米飞行器”——航行速度最高可达光速的20%,作为探测器。届时将有上千个这样的探测器由常规火箭送入地球轨道,之后他们将张开光帆,一组高能激光会依次为探测器加速,每个加速时间不超过几分钟,驱动他们前往4.3光年外的半人马座α星。是不是听起来有些科幻?

不过,太阳帆的概念实际由来已久。早在1921年,俄罗斯人康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基就提出了“光帆”的概念。而后,科幻小说家阿瑟·克拉克的小说《太阳帆船》则让这一概念深入人心。如今,一个多世纪已经过去,太阳帆已经从概念进入了试验阶段,真正的太阳帆飞船或许也不再遥远。
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