太阳帆飞行器的科学原理
原理 光子反作用力推动前行。“宇宙1号”太阳帆飞船耗资400万美元,是美国一个由太空爱好者成立的国际私人组织“行星学会”、俄罗斯科学院和莫斯科拉沃奇金太空工业设计所花费数年时间联合建造的。这个飞行器最与众不同之处在于:其动力来自太阳光!它不是用发动机而是用帆——特殊材料制成的非常轻、薄的聚酯薄膜——来获得能量,总重量只有50公斤。帆板就像直升机翼片一样,可以通过调整来改变飞行方向和速度。 从理论上讲,当太阳光照射到帆板上时,帆板将反射光子,而光子也会对太阳帆产生反作用压力,推动零重力的太阳帆前行。因此,太阳帆的直径越大,获得的压力也越大,速度也将越快。同火箭和航天飞机迅速消耗完的燃料相比,阳光是无限的动力之源,可以给“宇宙1号”提供巨大动力。据悉,“宇宙1号”最初获得的加速度非常小,但是在飞行一昼夜之后速度可达到每小时160公里,100天后,它的时速将达到惊人的1.6万公里。按照目前的安排,“宇宙1号”会在6月21日某个合适的时间从位于巴伦支海的俄罗斯核潜艇上发射升空,这与我们常见的通过地面火箭升空的方式不同。升空后,地面控制人员将协助它展开8面巨大轻盈的太阳帆,接受太阳的能量作为唯一动力,推动它在地球近极地轨道上飞行。
过程 八面帆“像花瓣一样展开”。“宇宙1号”将被安放在卸掉弹头的一枚洲际导弹的顶部,然后利用核潜艇发射升空。20分钟后,“宇宙1号”就会被送入地面以上824公里的轨道,37分钟后,按照“宇宙1号”飞船的运行原理,飞船将向桅杆充气,折叠的帆板会像花瓣一样展开,8扇形状如风车桨片一样的长15米的帆板会从不同方向反射太阳光,这样,飞船就如同风中的帆船一样“抢风航行”。“宇宙1号”全部展开后的面积相当于一个足球场,但在夜空中它只是一个亮点,人们的肉眼应该可以看得到。不过,此次飞行是实验性的,所以“宇宙1号”的飞行时间不会持续很长。制作太阳帆的材料只有5微米厚。在一个月内,聚酯薄膜的帆体将在炽烈的阳光下逐渐降解,“宇宙1号”的轨道高度就会逐渐衰减,最终它将成为落入地球大气的一团火球。
尽管如此,研制者还是为这次具有里程碑意义的发射进行了精心准备,届时“宇宙1号”将携带一张刻有研制者信息的CD:“我们的祖先设计出利用风在海上航行的方法,由此开始了将我们人类转变成互相交流的生物的进程。这些古代探索者的名字我们已经无从考证,今天我们用宇宙1号的首飞,纪念他们的勇气和天赋。我们在努力学习如何骑着我们的星星发出的光线,穿越无限的太空之洋,到达遥远的其他世界的彼岸。” 真可惜。 :cry: 是无限的,能加到光速
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