光帆2號(hào)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(huì)為了實(shí)驗(yàn)推進(jìn)新太空的技術(shù)而建造的。

一張來自光帆2號(hào)的圖片，展示跨越中國(guó)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(huì)）

一架實(shí)驗(yàn)性飛行器——用于測(cè)驗(yàn)太陽帆作為一種可以支持未來前往遙遠(yuǎn)地點(diǎn)的任務(wù)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(hào)的飛行器是一個(gè)被從大約一片面包大小調(diào)整為了一個(gè)拳擊場(chǎng)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(huì)捕捉來自太陽的光子用來推動(dòng)飛行器的前進(jìn)，就像帆船乘著風(fēng)移動(dòng)。

光帆2號(hào)是一個(gè)私有項(xiàng)目，歸屬于行星社會(huì)——一個(gè)總部在美國(guó)的太空教育及外展的非營(yíng)業(yè)機(jī)構(gòu)。據(jù)行星社會(huì)在周一（11月15日）發(fā)表的一段聲明，他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果已有助于NASA即將發(fā)生的任務(wù)，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(hào)環(huán)月任務(wù)的“乘客”之一，它將運(yùn)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(gè)小行星。

光帆2號(hào)使用太陽帆并不為到達(dá)遙遠(yuǎn)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(dāng)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(chǎn)生阻力。在正常情況下，這個(gè)阻力會(huì)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(xiàn)在，它逐漸在和大氣的搏斗中顯出劣勢(shì)，但是這個(gè)過程因?yàn)樘柗拇嬖谝驯淮蟠鬁p慢了。

“感謝逐漸優(yōu)化的航行導(dǎo)航，最近幾月的因海拔所導(dǎo)致的軌道衰變率達(dá)到了整個(gè)任務(wù)以來最好的水平，”行星社會(huì)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(xiàng)七百萬美金的任務(wù)在2019年獲得眾籌并發(fā)射，它得益于時(shí)長(zhǎng)十一年的太陽活動(dòng)周期中的一段平靜時(shí)期，但就在不久前，這段平靜告終了。在過去的幾個(gè)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(jìn)周圍的太空。這些粒子以太陽風(fēng)的形式抵達(dá)地球、接觸大氣層并將其加厚。

“在任務(wù)進(jìn)行的大多時(shí)間中，低于平均值的太陽活動(dòng)保持了地球高層大氣的稀薄以減少對(duì)于航行的阻力，”行星社會(huì)在聲明中表示，“這一點(diǎn)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(hào)團(tuán)隊(duì)相信這種活動(dòng)很有可能在導(dǎo)致比任務(wù)前期更高的軌道衰變?！?/p>

光帆2號(hào)的一號(hào)相機(jī)捕捉到了飛行器的太陽帆的部署。（圖片來源：行星社會(huì)）

在任務(wù)期間，光帆2號(hào)使用它的雙魚眼相機(jī)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(yùn)會(huì)時(shí)接近了日本海岸線的熱帶風(fēng)暴銀河（Mirinae）的快照。

這些魚眼相機(jī)的首要作用是監(jiān)控太陽帆的狀態(tài)。專家已經(jīng)注意到一些跡象表明太陽帆可能正早經(jīng)受消磨和損傷。行星社會(huì)的計(jì)算數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)這架飛行器應(yīng)當(dāng)繼續(xù)保持飛行至少一年。

相關(guān)知識(shí)

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(shí)）是使用巨大的薄膜鏡片，以太陽的輻射壓做為太空船推進(jìn)力的一種計(jì)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(jìn)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(yùn)作。

太陽帆的構(gòu)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(diào)整飛行姿態(tài)或是對(duì)軌道做少量的修正而無須耗費(fèi)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(jīng)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(hào)，曾經(jīng)成功的以這些技術(shù)延長(zhǎng)了產(chǎn)品使用的期限。

太陽帆的科學(xué)性已經(jīng)有良好的證明，但是處理大型太陽帆的技術(shù)仍未成熟，使得任務(wù)規(guī)劃者不愿意貿(mào)然的投資下數(shù)以百萬計(jì)的預(yù)算去開發(fā)太陽帆的操控結(jié)構(gòu)。這種輕忽的心態(tài)使一些熱心的民間機(jī)構(gòu)試圖私下發(fā)展，例如宇宙1號(hào)的計(jì)劃。

太陽帆的觀念是17世紀(jì)德國(guó)的天文學(xué)家約翰內(nèi)斯·開普勒最早提出的 ，在1920年代后期，弗里德里?！N德爾經(jīng)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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