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NASA将测试最新太阳帆 可更精准预测太阳风暴

http://www.kexue.com 2011-10-18 09:48:41 腾讯科学  发表评论


太阳能风帆模拟图

  据国外媒体报道,在科幻小说中,太阳帆飞行器如同反物质与离子发动机技术一样,似乎都属于未来科技,或者这些技术只能在科幻小说中找到,但是最新的科学研制成果告诉我们,太阳帆飞行器是存在于现实世界中。科学家探讨在太阳系中如何使用最少的燃料以达到最远的目的地,而太阳帆技术可以实现这个想法。除了进行行星间的航行外,研究人员还提出各类太阳帆卫星,分布于地球周围的空间中,例如太阳耀斑预警卫星可在远离地球的深空中提供45分钟的预警时间。

  美国国家航空航天局一直在研究太阳帆技术,并使之实用化,典型的项目是NanoSail – D小型太阳帆卫星。该卫星由另一个卫星在轨道上释放,目前正在地球轨道上继续收集有价值的数据。行星协会还将在LightSail-1卫星工程上进行下一步太阳帆技术的测试工作,大概在明年的某个时候开始执行。美国宇航局利用微型卫星平台进行轨道太阳帆系统技术测试,重点研究太阳帆在空间中的姿态控制,并提升执行任务的导航精度。

  为了使科幻变成现实,美国宇航局的工程师正在测试太阳帆展开技术定位技术,目前仅停留在轨道运行阶段,还不能作为深空飞行任务的主要动力。太阳帆飞行器的工作原理主要是依靠太阳发出的光子,在空间飞行器巨大的展开薄膜面上产生光压,以推动飞船前进。这个技术原理类似于在水面上航行的帆船,只是不以风作为动力。由于太阳光子产生的光压较小,所以需要很大的帆结构才能捕获更多的光子,虽然在初始加速段产生的速度很小,但是随着时间的推移,可对一个小型飞船产生足够的推力,并最终加速到相当高的速度。

  在接下来进行的太阳帆轨道试验中,研究人员将技术示范的太阳帆操作面积提升了7倍,这项试验技术将适用于未来的太空任务,比如空间天气预警系统,提供及时准确的太阳耀斑活动警报,而且增加的太阳帆面积使得获得太阳光子的总能量增加,可对飞船产生更大的推力,这在未来的行星际航行中可产生可观的速度效果。虽然太阳帆能提供理论上较高的速度,但是其加速过程是相当缓慢的。目前该计划合作方除了美国国家航空航天局外,还有美国国家海洋和大气管理局(NOAA),以及承包商拉加德(L’Garde)公司。

  而美国宇航局希望第一代太阳帆技术应用的飞船具备初始的任务执行能力,比如地球轨道上运行太阳帆卫星可以不间断长时间清理地球轨道上的空间碎片,由于这类卫星不需要携带自身动力,完全依靠太阳帆驱动,可以长期在轨道上逗留,同时其还可以帮助寿命将至的卫星辅助脱离轨道,加快报废卫星的降低轨道销毁过程,以及与此相反的轨道高度维持任务。另一种太阳帆飞船将离开地球,连续加速到达太阳系内的其他行星,甚至飞出太阳系。

  此外,在GeoStorm项目中,研究人员设想使用太阳帆作用一种反冲动力使用,将飞船定点于拉格朗日点三倍距离的深空中,配合太阳帆角度辅助调整技术使得来自太阳的光子所产生的光压可抵消太阳引力。这个飞船的主要目的便是为太阳风暴的爆发提供早期预警,科学家预计预警时间可从15增加至45分钟。如果将卫星以类似的方式定位在较高的轨道上,则可提供持久性的卫星图像,对地球表面的观测可全面覆盖。(Everett/编译)

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