時間回到 1976 年,已故的卡爾薩根坐在今夜秀與約翰尼·卡森談論一種稱為太陽帆的新型太空推進方式。 四十年後,行星協會在實踐中正式展示了這個「極其令人興奮的前景」。
經過十年的努力和 700 萬美元的眾籌,非營利組織的 LightSail 2 號已成為第一個僅依靠陽光提升軌道的小型太空船。
“我們很高興宣布 LightSail 2 任務成功,”說Bruce Betts,LightSail 專案經理兼協會首席科學家。
“我們的標準是通過僅利用太陽的光壓來改變航天器的軌道來演示立方體衛星中的受控太陽航行,這是以前從未做過的事情。”
LightSail 2 太空船已進入軌道歷時一個多月,上週,它首次啟航。 此後大約八天的時間裡,太空船將軌道提升了 1.7 公里,僅由太陽光子推動,太陽光子將從反射帆上「反彈」。
(行星協會)
下列的日本IKAROS太陽帆LightSail 2 於 2010 年發射,只是太陽能飛行的第二次成功嘗試。 但與 IKAROS 不同的是,它可以使用這種新的推進形式來實際改變其軌道。
根據專案經理 Dave Spencer 介紹,LightSail 2 是由機載演算法自主控制的。 透過每 50 分鐘將太空船扭轉 90 度,該軟體可以改變太空船的方向,這樣無論它在哪裡,它都能從太陽獲得足夠的能量。 相比之下,IKAROS 只能轉動四、五度左右。
這個令人印象深刻的演算法仍在更新和調整。 迄今為止最大的挑戰之一是改善太空船的動量,該動量由旋轉輪控制。
這個動量輪用來改變太空船的方向,以便打開和關閉太陽航行的推力。 當車輪開始接近最大速度時(每天會出現幾次),需要減慢速度。
目前這是使用電磁扭力桿來完成的,電磁扭力桿利用地球磁場對太空船進行定向。 不幸的是,這暫時使太空船偏離了太陽航行的正確方向,因此科學家仍在試圖找出盡可能降低這些飽和點的方法。 今天已上傳針對此問題的軟體修補程式。
「我們現在從 LightSail 2 中學到了很多東西,」行星協會首席執行官 Bill Nye 在最近的新聞發布會上說道。
「換句話說,雖然我們已經宣布任務成功,並且做了我們一直希望做的事情 - 取決於你如何估計 - 42 年,LightSail 2 還會再飛行一年嗎?我們將了解到在接下來在的幾個月裡,我們將進行很多關於控制航天器和帆的性能的工作。
(行星協會)
很難準確預測太空船能夠將其軌道提升多遠。 發射前模擬預測,隨著太陽能推進力的增加,太空船的軌道每天將增加約半公里。
最後,這並不算太離譜。 事實上,就在前幾天,太空船上升了約 900 公尺(2,950 英尺)。
但正如航天器的軌道有下限一樣,也有上限。
史賓塞在新聞發布會上解釋說:“這些高度的大氣密度模型確實很差,而且變化很大,所以我們真的不知道大氣阻力在什麼時候會克服我們繼續軌道提升的能力。”
“所以我們會盡可能地繼續這樣做。”
這項技術的應用是無限的,科學家建議將其用於尋找外星生命、監測太陽的天氣以及作為即將到來的小行星的預警系統。
甚至還有一個夢想,如果能找到一種能夠承受高溫和輻射的材料,太陽航行的太空船就可以非常靠近太陽,接受巨大的推力,最終讓它以更高的速度行駛得更遠。
奈在簡報中說:「這項技術使我們能夠以一種以前不可能的方式將東西帶到太陽系甚至更遠的非凡目的地,因為你不需要燃料,你不需要所有控制燃料、管理燃料和購買燃料的系統。
美國太空總署的近地小行星偵察預定 2020 年中期推出,可能是這項新技術的最早應用。 這項大膽的任務計畫使用太陽帆和 6U 立方體衛星(即小型太空船)來收集附近小行星的數據,這些數據具有未來人類任務的潛力。
斯賓塞在簡報中解釋說:“一些非常早期的太陽航行任務概念有大型航天器和巨大的帆。”
「但真正有趣的是,在過去十年左右的時間裡,立方體衛星的革命使技術變得如此之小,使得太陽帆真正走在了最前沿,並被開發為這些微型航天器的太空推進源」。