設(shè)計(jì)用于在陽(yáng)光下騎行的航天器部署其反射太陽(yáng)帆

7月23日，在地球軌道上的一個(gè)小型宇宙飛船展開了一塊薄薄的聚酯薄膜，這是一個(gè)拳擊臺(tái)的區(qū)域。結(jié)果是一個(gè)反射的帆不是騎在風(fēng)上，而是騎在太陽(yáng)的光線上，推動(dòng)車輛穿過(guò)太空。

現(xiàn)在正在運(yùn)行閃亮新配件的太空船被稱為L(zhǎng)ightSail 2，由行星協(xié)會(huì)運(yùn)營(yíng)，該行星協(xié)會(huì)是一個(gè)倡導(dǎo)太空探索的非營(yíng)利組織。它的目標(biāo)是展示一種在沒(méi)有依賴化學(xué)推進(jìn)劑的情況下將車輛移動(dòng)通過(guò)空間的方法，化學(xué)推進(jìn)劑可能很重，有毒且使用昂貴。這種太陽(yáng)能技術(shù)可以為推動(dòng)地球周圍和太陽(yáng)系的車輛提供一種具有成本效益的替代方案。“你永遠(yuǎn)不會(huì)耗盡燃料，”行星協(xié)會(huì)首席執(zhí)行官比爾奈在LightSail 2發(fā)布之前告訴The Verge。“這對(duì)某些任務(wù)來(lái)說(shuō)是理想的。”

“你永遠(yuǎn)不會(huì)耗盡燃料。”

LightSail 2不依賴于傳統(tǒng)燃料，而是依靠被稱為光子的光粒子來(lái)操縱太空。光子可能沒(méi)有任何質(zhì)量，但它們有動(dòng)量。每當(dāng)光子與反射表面碰撞時(shí)，它們就會(huì)反彈，對(duì)它們所擊中的任何東西施加微小的推動(dòng)力。

在接下來(lái)的一個(gè)月中，LightSail 2將在軌道上進(jìn)行一些舞蹈，來(lái)回扭轉(zhuǎn)它的風(fēng)帆，以便在陽(yáng)光下騎行。當(dāng)它接近太陽(yáng)時(shí)，宇宙飛船將保持其帆邊朝向光線。然后，一旦它直接在太陽(yáng)前面，它將扭轉(zhuǎn)并面向太陽(yáng)的風(fēng)帆。“它的工作方式非常像帆船，在那里你可以推動(dòng)，扭曲和包裝成'風(fēng)'，”奈說(shuō)。“然后你扭轉(zhuǎn)并利用順風(fēng)航行。”如果一切順利，太陽(yáng)光會(huì)照射到LightSail 2上，當(dāng)太空船在地球上鞭打時(shí)，它的軌道會(huì)略微上升。

這種在陽(yáng)光下航行的概念是著名的天體物理學(xué)家卡爾·薩根(Carl Sagan)的夢(mèng)想，他共同創(chuàng)立了行星協(xié)會(huì)。薩根甚至在1976年由約翰尼卡森主演的今夜秀中展示了太陽(yáng)帆的模型。“它可以從太陽(yáng)出來(lái)。它可以向太陽(yáng)發(fā)展，“薩根當(dāng)時(shí)告訴卡森。“而且因?yàn)樗哂泻愣ǖ募铀俣?，它可以比通常的各種火箭推進(jìn)更快，更方便地繞太陽(yáng)系內(nèi)部運(yùn)行。”

在過(guò)去的十年中，行星協(xié)會(huì)一直努力將其前任老板的夢(mèng)想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。它開發(fā)了一種CubeSat--一種大小與鞋盒大小相當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)化小衛(wèi)星 - 可以在太空中部署自己的帆。他們的設(shè)計(jì)擴(kuò)展了來(lái)自航天器的四個(gè)鈷合金梁，將聚酯薄膜帆拉成方形結(jié)構(gòu)。這是一個(gè)微妙的過(guò)程;聚酯薄膜比人發(fā)的寬度薄。

聚酯薄膜比人發(fā)的寬度薄

2015年，行星協(xié)會(huì)在聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟的Atlas V火箭上發(fā)射了第一艘名為L(zhǎng)ightSail 1的太陽(yáng)帆航天器。經(jīng)過(guò)幾次snafus，帆成功部署，證明該技術(shù)可行。但是，LightSail 1的軌道太低而無(wú)法正常航行。氣氛剛好足以克服太陽(yáng)光的任何推動(dòng)。

從該任務(wù)中汲取的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，行星協(xié)會(huì)創(chuàng)建了LightSail 2并于6月25日在SpaceX的獵鷹重型火箭上將其發(fā)射到太空。發(fā)射后不久，它被部署到距離地球720公里的軌道上。在這個(gè)高度，地球大氣阻力較小，這意味著，LightSail 2應(yīng)該能夠利用太陽(yáng)的動(dòng)量將其軌道提高約15公里。

最終，這種軌道升高將導(dǎo)致航天器的消亡。LightSail 2只能在地球的一側(cè)上升軌道，每當(dāng)軌道在那一側(cè)變高，軌道就會(huì)在另一側(cè)上升。在大約一年的時(shí)間里，LightSail 2將足夠接近地球，它將被拖入地球的大氣層，在下降過(guò)程中燃燒起來(lái)。

你可以瞥見(jiàn)LIGHTSAIL 2

然而，它的火熱消亡不會(huì)是悲劇，因?yàn)長(zhǎng)ightSail 2只是為了證明這種類型的太空推進(jìn)能夠發(fā)揮作用。如果能夠做到這一點(diǎn)，行星協(xié)會(huì)計(jì)劃與其他航天器開發(fā)商共享其太陽(yáng)帆技術(shù)，這些開發(fā)商正在尋找通過(guò)太空操縱車輛的創(chuàng)新方法。太陽(yáng)帆可以用于維持航天器在軌道上的位置這樣簡(jiǎn)單的東西，或者可以放大用于將貨物運(yùn)送到火星這樣復(fù)雜的東西。

這完全取決于這項(xiàng)任務(wù)的進(jìn)展情況。與此同時(shí)，你可以瞥見(jiàn)LightSail 2，因?yàn)樗€(wěn)步攀升到更高的軌道。它的大帆是如此反光，如果你恰好正好在正確的時(shí)間抬頭，肉眼可以看到它。行星協(xié)會(huì)將提供有關(guān)LightSail 2在天空中的位置的信息，以便觀星可以在陽(yáng)光下騎行時(shí)發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星。