光帆2號太陽能航船發(fā)射后兩年仍在地球上空翱翔

此太陽能航船的原型是由行星社會為了實驗推進新太空的技術而建造的。

一張來自光帆2號的圖片，展示跨越中國西藏與印度的喜馬拉雅山脈，于2020年1月31日。（圖片來源：行星社會）

一架實驗性飛行器——用于測驗太陽帆作為一種可以支持未來前往遙遠地點的任務的節(jié)約成本的太空研究——在發(fā)射的兩年后依舊在地球的軌道中飛行。

這架名為光帆2號的飛行器是一個被從大約一片面包大小調整為了一個拳擊場大小的立方體衛(wèi)星：它能夠覆蓋大約433平方英尺（32平方米）。它的帆會捕捉來自太陽的光子用來推動飛行器的前進，就像帆船乘著風移動。

光帆2號是一個私有項目，歸屬于行星社會——一個總部在美國的太空教育及外展的非營業(yè)機構。據行星社會在周一（11月15日）發(fā)表的一段聲明，他們的實驗結果已有助于NASA即將發(fā)生的任務，比如NEA偵查、太陽巡洋和ASC3，這些都將依仗太陽帆。NEA偵查是NASA接下來的阿爾忒彌斯1號環(huán)月任務的“乘客”之一，它將運用太陽能研究科技以脫離月球軌道并探訪地球附近的一個小行星。

光帆2號使用太陽帆并不為到達遙遠的目的地，而僅僅是為了將自身穩(wěn)定地保留在地球之上的航線中。這架飛行器當下正于海拔426英里（687千米）的高度繞行，在此處與地球大氣的殘留層產生阻力。在正常情況下，這個阻力會減緩衛(wèi)星的速度并將其拉向地球。但太陽帆的能量可以與之相抵消。飛行器最初僅僅依靠太陽帆便得以將它的繞行軌道升高?，F在，它逐漸在和大氣的搏斗中顯出劣勢，但是這個過程因為太陽帆的存在已被大大減慢了。

“感謝逐漸優(yōu)化的航行導航，最近幾月的因海拔所導致的軌道衰變率達到了整個任務以來最好的水平，”行星社會在聲明中表示，“推力甚至能偶爾克制大氣阻力，略微提高飛行器的環(huán)繞軌道?！?/p>

這項七百萬美金的任務在2019年獲得眾籌并發(fā)射，它得益于時長十一年的太陽活動周期中的一段平靜時期，但就在不久前，這段平靜告終了。在過去的幾個月中，越來越多的太陽黑子在太陽表面形成，能量巨大的熔巖噴發(fā)將大量的帶電粒子噴射進周圍的太空。這些粒子以太陽風的形式抵達地球、接觸大氣層并將其加厚。

“在任務進行的大多時間中，低于平均值的太陽活動保持了地球高層大氣的稀薄以減少對于航行的阻力，”行星社會在聲明中表示，“這一點最近改變了，太陽越來越活躍并且放射出巨大的耀斑。光帆2號團隊相信這種活動很有可能在導致比任務前期更高的軌道衰變?！?/p>

光帆2號的一號相機捕捉到了飛行器的太陽帆的部署。（圖片來源：行星社會）

在任務期間，光帆2號使用它的雙魚眼相機捕捉了一些它的家園星球的絕妙照片，其中包括在今年八月份的東京奧運會時接近了日本海岸線的熱帶風暴銀河（Mirinae）的快照。

這些魚眼相機的首要作用是監(jiān)控太陽帆的狀態(tài)。專家已經注意到一些跡象表明太陽帆可能正早經受消磨和損傷。行星社會的計算數據預測這架飛行器應當繼續(xù)保持飛行至少一年。

相關知識

太陽帆（也稱為光帆，特別是它使用來自于太陽以外的光源時）是使用巨大的薄膜鏡片，以太陽的輻射壓做為太空船推進力的一種計劃。輻射壓非常小，但不同于火箭的是，太陽帆不需要燃料。推進力雖然很小，但是只要太陽繼續(xù)照耀著，太陽帆就能繼續(xù)運作。

太陽帆的構想圖。

太陽能集熱器、溫度控制面板和陽光下的樹蔭都可以視為特殊的太陽帆，太陽帆可以幫助在軌道上的太空船調整飛行姿態(tài)或是對軌道做少量的修正而無須耗費燃料，而用別的方法都必須消耗燃料才能操縱或控制飛行姿態(tài)。已經有一些小規(guī)模的，為特定目的建造的太陽帆被嘗試過。一些無人太空船，像先鋒10號，曾經成功的以這些技術延長了產品使用的期限。

太陽帆的科學性已經有良好的證明，但是處理大型太陽帆的技術仍未成熟，使得任務規(guī)劃者不愿意貿然的投資下數以百萬計的預算去開發(fā)太陽帆的操控結構。這種輕忽的心態(tài)使一些熱心的民間機構試圖私下發(fā)展，例如宇宙1號的計劃。

太陽帆的觀念是17世紀德國的天文學家約翰內斯·開普勒最早提出的 ，在1920年代后期，弗里德里?！N德爾經過近十年的淬練才再度提出此一觀念。

BY: LightSail 2- space/ Tereza Pultarova

FY: JUPE

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