就像海風推動地球上的帆船橫渡大海一樣,太陽輻射有朝一日也有可能推動宇宙飛船在恒星之間航行,至少這是初創公司「Gama」的希望。這家航空航天公司由 Louis de Gouyon Matignon、Thibaud Elziere 和 Andrew Nutter 創立于2020年,其目標是開發一種低成本的太陽帆,利用光作為航天器的推進手段。在 SpaceX 獵鷹9號火箭上發射 CubeSat 后,「Gama」將在342英里的高度部署789平方英尺的太陽帆。Nutter 表示,“我們可以在地球上測試很多東西,但有一些測試部署只能在太空的零重力環境中進行。”
太陽帆并不完全是一項新發明,天文學家 Johannes Kepler 最早提出該理論,他在1608年給天文學家Galileo Galilei 的一封信中還探討了有關太陽帆的理論。但是,直到 2010 年人們才首次成功部署太陽帆,由日本宇宙航空研究開發機構 (JAXA)部署—— IKAROS “太空游艇”。同年,NASA 發射了 NanoSail-D。2019 年,Planetary Society 發射了 LightSail 2。
現在,除了「Gama」之外的多個組織也正在跟進新的太陽帆任務。NASA 的先進復合太陽帆系統 (ACS3)將讓位于伊利諾伊州的 NanoAvionics 設計的一艘擁有800平方英尺太陽帆的航天器。Breakthrough Initiatives 的 Breakthrough Starshot 任務已獲得1億美元的資助,計劃向距離4.7光年的恒星系統 Alpha Centauri 發送數百艘微型太陽帆動力航天器。
“「Gama」的團隊正在努力迭代并以極快速度發展,” Nutter 說,“另外,通過輕輕旋轉衛星和產生的離心力展開帆,讓我們的技術能夠節省更多結構重量,并在適當的時候部署更大的表面。”
Nutter 表示,在首次發射之前,該公司已經在設計其第二個任務——將部署在更高的高度,并將 “證明「Gama」可以駕馭風帆并為傳統推進技術提供可靠的低成本替代方案”。
太陽帆的運行方式幾乎與傳統帆相同,只是它們使用光子而不是空氣分子來推動風。盡管光子沒有質量,但它們在太空中傳播時的動量可以轉移到反射面,由聚酯薄膜或聚酰胺制成的太陽帆可以推動航天器。雖然力道微弱,但在真空環境中,卻能迅速疊加。有朝一日,太陽帆有可能將航天器推進到光速的20%。這將使航天器能夠消除或減少它需要攜帶的推進劑數量,從而騰出空間用于其他用途。并且,因為理論上飛船可以無限推進,使用太陽帆還可以延長航天器的任務持續時間??偠灾@項技術對于長期的太空任務至關重要。
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