□ 小 號(hào)
“伊卡洛斯”是日本設(shè)計(jì)的第一個(gè)驗(yàn)證利用太陽光壓驅(qū)動(dòng)進(jìn)行自由飛行的航天器
2010年5月21日,日本在發(fā)射黎明號(hào)金星探測器時(shí)還搭載放飛了耗資15億日元(1600萬美元)的“太陽輻射加速星際風(fēng)箏”(簡稱“伊卡洛斯”)的太陽帆航天器,以檢驗(yàn)是否能夠利用太陽能實(shí)現(xiàn)加速飛行。
日本宇宙探索局6月10日稱,在距地球約770萬千米的太空,通過轉(zhuǎn)動(dòng)直徑1.6米、高0.8米的圓柱形機(jī)體,利用離心力,“伊卡洛斯”已成功展開了折疊收藏在機(jī)體外側(cè)的14平方米的薄膜帆。6月15日,從太陽帆中心機(jī)體分離出去的相機(jī)也拍下這一圖像并傳回了地球?!耙量逅埂北∧し某晒φ归_,標(biāo)志著該試驗(yàn)已經(jīng)成功一半。剩下的一半,就是在由太陽光所產(chǎn)生的光壓作用下,“伊卡洛斯”將在半年的時(shí)間內(nèi)飛向距離地球約800萬千米的金星。
“伊卡洛斯”是世界第1個(gè)使用太陽帆技術(shù)的深空探測器,過去進(jìn)行的試驗(yàn)只是在地球周圍軌道展開太陽帆。此次試驗(yàn)最終成功后,將改寫人類航天動(dòng)力的歷史,使深空宇宙探測成為可能,也將標(biāo)志著“宇宙大航海時(shí)代”的真正來臨。
“伊卡洛斯”收裝外形圖
太陽帆是一種不需要任何燃料,完全依靠以太陽光作動(dòng)力的新型航天器。傳統(tǒng)的航天器是由其內(nèi)部能量燃燒所產(chǎn)生的沖力來推動(dòng)的,而太陽帆僅僅是由被其巨大的、像鏡子一樣的帆反射的光子來推動(dòng)的。其速度的大小依賴于它被光壓推動(dòng)時(shí)間的長短。陽光是無限的動(dòng)力之源,只要有陽光存在的地方,它會(huì)始終推動(dòng)太陽帆前進(jìn)。
從理論上來說,太陽帆能以每秒約1毫米的速度加速移動(dòng),飛行100天后速度能達(dá)到約1.6×104千米/小時(shí),1年后能達(dá)到約5.8×104千米/小時(shí)。只需3年時(shí)間,太陽帆的速度就能達(dá)到約1.6×105千米/小時(shí)。這是人類任何飛行器都沒有達(dá)到過的速度。按照這樣的速度,太陽帆不出5年就能到達(dá)冥王星。而相比較而言,目前正在飛往冥王星美國的“新地平線”探測器(使用化學(xué)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)并從木星借力)要用9年時(shí)間才能到達(dá)目的地。
依靠太陽輻射加速的日本“伊卡洛斯”攜帶了利用薄膜太陽能技術(shù)制造的薄膜帆,柔軟富有彈性,薄膜帆由厚度只有頭發(fā)直徑1/10的極薄樹脂制成,重量僅為一枚硬幣的1/5,可自由調(diào)節(jié)光反射,用于加速、減速及改變太陽帆方向,陽光對(duì)太陽帆形成的反射壓力是其動(dòng)力。在接近金星之前的約半年中將反復(fù)進(jìn)行太陽帆試驗(yàn),為將來開發(fā)深空探測器積累經(jīng)驗(yàn)。此外,“伊卡洛斯”太陽帆還將試驗(yàn)利用太陽光發(fā)電的薄膜太陽能電池,而這項(xiàng)技術(shù)有朝一日將用到一種太陽帆與太陽能電推進(jìn)混用的空間發(fā)動(dòng)機(jī)上。
“伊卡洛斯”的任務(wù)期限為6個(gè)月。本次試驗(yàn)如果成功,日本將在幾年后進(jìn)行第2次試驗(yàn),屆時(shí)將使用直徑50米的中型太陽帆和離子推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī),向木星和特洛伊小行星進(jìn)發(fā)。除了日本,俄羅斯和美國也一直在試驗(yàn)太陽帆技術(shù)。
“伊卡洛斯”在太空成功展開
6月16日已成功展開薄膜帆的太陽帆試驗(yàn)飛船“伊卡洛斯”。照片由與航天器機(jī)體分離的相機(jī)拍攝。相機(jī)為圓柱形,直徑約6厘米,彈出后開始拍攝圖像,并使用無線電波將圖像發(fā)給主體。彈出后相機(jī)無法回收,一直漂浮在太空里
相關(guān)鏈接
日本有關(guān)太陽帆的一些試驗(yàn)
2004年8月9日日本用S-310小型火箭,攜帶兩種不同形狀、厚度為7.5微米的聚酯亞胺薄膜,飛向高空,進(jìn)行薄膜展開試驗(yàn)?;鸺痫w后100秒鐘,升高到122千米時(shí),打開外層的三葉草狀的薄膜;當(dāng)飛行230秒,上升到169千米時(shí),打開內(nèi)層的扇形薄膜。兩次展開均獲得成功。不過,日本的這項(xiàng)飛行試驗(yàn)只是太陽帆的展開試驗(yàn),并沒有試驗(yàn)利用太陽帆產(chǎn)生推進(jìn)力。
2006年2月和9月,日本又先后發(fā)射了兩顆“太陽帆次級(jí)有效載荷衛(wèi)星”,展開直徑為15米。
2006年8月,日本利用高空氣球進(jìn)行了直徑20米的四角形太陽帆的展開試驗(yàn),展開機(jī)構(gòu)工作良好。
三葉草狀的太陽帆試驗(yàn)
2006年日本發(fā)射的“太陽帆次級(jí)有效載荷衛(wèi)星”