太阳帆依靠的是阳光对大表面施加的压力。让帆离太阳更近一点,效率就会提高。一项被提议的名为“水星侦察兵”的新任务旨在利用这一优势探索水星。该任务将绘制水星表面分辨率为1米的地图,并利用高反射的帆状表面照亮阴影陨石坑,从而寻找水沉积物。

打开网易新闻 查看精彩图片

传统的火箭发动机需要燃料,这本身就会增加重量,随后需要更多的燃料,而太阳帆的效率要高得多。落在帆上的光可以推动探测器穿越太空。这是一个迷人的概念,可以追溯到17世纪,当时约翰内斯·开普勒向伽利略·伽利莱提出了这个想法。直到21世纪初,行星学会才制造了宇宙1号太阳帆飞船。它于2005年6月发射,但失败意味着,它从未进入轨道。第一个成功发射的太阳帆是Ikaros,由日本宇宙航空研究开发机构发射,它极好地证明了该技术的可行性。

自1905年以来,人们就知道光是由被称为光子的微小粒子组成的。它们没有质量,但在空间中运动时,它们有动量。当网球击中球拍时,它会从弦上弹开,球的一些动量被转移到球拍上。以一种非常相似的方式,光子击中太阳帆,将一些动量传递给太阳帆,给太阳帆一个小小的推力。更多的光子撞击到帆上会产生另一个小的推力,当它们慢慢积聚时,航天器就会慢慢加速。

打开网易新闻 查看精彩图片

一旦水星侦察兵到达地球轨道,它将利用太阳帆的想法作为主要推动力。该任务的主要目标是绘制地表的矿物分布,进行分辨率低至1米的高分辨率成像,并在永久阴影的陨石坑中识别冰沉积物。之所以选择太阳帆,是因为它具有显著的技术和经济效益,降低了总体成本,缩短了到达水星的时间。

为了推进“水星侦察兵”太空舱,这个帆大约有2500平方米,2.5微米厚。这种材料是镀铝CP1,类似于詹姆斯·韦伯太空望远镜的隔热罩。它沿着碳纤维支架展开四个独立的象限,预计将在3.8年后到达水星。抵达后,它将进入极地轨道,然后再花176天绘制整个水星表面的地图。

打开网易新闻 查看精彩图片

为了绘制整个行星的地图,必须通过调整帆的角度来维持轨道。同样,帆船的船长可以逆风航行,有时也可以逆风航行,通过调整帆的角度和位置,这样太阳帆就可以在所需的方向上产生推力。

与其他更传统的火箭发动机不同,它们的寿命通常受限于燃料的可用性,太阳帆受到帆材料退化的限制。它的预期寿命约为10年。目前,正在研究额外的涂层,以确定帆的寿命是否可以进一步延长。

如果朋友们喜欢,敬请关注“知新了了”!