02:16 2020年11月27日
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萨马拉大学的科学家制作了能够不用燃料机动的甜甜圈状航天帆的模型。他们所开展的研究首次证明了利用太阳帆(Solar sails)进行远程飞行的现实可能性。

宇宙航行(不用燃料发动机在宇宙空间内移动)是航天学相对欠发达的领域。此类飞行采用太阳帆。太阳帆是一种用来使航天器在太阳光的压力下移动的装置。太阳光光子受到太阳帆镜面的反射,像风一样推动航天船向前移动。

萨马拉大学飞行动态和控制系统系教授奥莉加·斯塔里诺娃向俄罗斯卫星通讯社和广播电台介绍说,主要复杂之处在于光压非常小,为了获得明显的作用,需要巨大的太阳帆面积。在此情况下,航天船的质量应该尽量小,但展开必要尺寸的太阳帆非常难。

“航天帆不能达到快速机动。比如,把格洛纳斯卫星推入工作轨道将持续两年多的时间,而且,这还是在能够把这种太阳帆展开的情况下”,——斯塔里诺娃解释说。

萨马拉大学为解决这个问题而专门研发了状似“甜甜圈”的装置。之所以需要这种形状,是因为太阳帆本身可以靠给外部充气而展开。

“在打开后,气瓶分离出来,太阳帆自行移动。项目与同类产品的区别在于,它除了光压外,还利用来自特殊物质的额外助推脉冲,这种特殊物质被涂抹在太阳帆的部分镜面上”,——斯塔里诺娃解释说。

装置起初被推进前往太阳的飞行轨道,尔后太阳帆展开,装置朝着太阳的方向移动4个月左右。在装置移动靠近太阳时,太阳帆镜面的温度升高;当温度达到预定值时,涂抹在太阳帆上的物质就会蒸发,推动装置离开太阳,向着指定地点运动。

Artist’s concept of interstellar asteroid 1I/2017 U1 (‘Oumuamua)
© NASA . European Southern Observatory/M. Kornmesser
“这种加速有助于以非常高的速度飞到遥远区域,在10到15年内飞抵,而不是像其它航天器那样在40到50年内飞抵。”

斯塔里诺娃说,航天机械制造系已经在计算太阳帆飞往太阳系所有星球的飞行方案。不大的太阳帆可以长时间处在绕木星、土星或火星的轨道中,把科学数据传回地球。目前正在计算前往太阳的飞行轨道。

装置亦可用于访问太阳系的遥远区域。

萨马拉大学在航天帆技术领域是公认的世界名校之一,目前该校专家积极参与该领域在国内外的多数项目。

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