什么是太阳帆:类型及其应用

近几十年来，欧洲参与了地球的海军调查。因此，天文学家即“约翰内斯·佩德勒”被提出了通过太阳帆通过太阳帆来调查星系的想法。但虽然他的调查，一些彗星尾巴被一些类型的太阳能风，他说帆可以捕捉到推送航天器的微风。

虽然这一太阳风的想法已经被解雇，但来自美国宇航局的科学家们一直在调查大量的太阳能帆，以沿着光宇宙驾驶。太阳能航行使用来自阳光的能量并传输到深空中。本文讨论了概述太阳帆．

什么是太阳帆?

推动宇宙飞船穿越太空的革命性方法是太阳帆。宇宙飞船有巨大的反射帆来捕捉光线能源将航天器向前推进。的太阳帆图如下所示。

目前，用于制造太阳帆的材料都是轻质的，比如聚酰亚胺或聚酯薄膜，上面覆盖有金属反射涂层。从理论上讲，对于一个太阳帆来说，同样质量的航天器没有最小的尺寸;更大的帆将捕捉更多的阳光，以加快飞船的速度。

1970年，美国国家航空航天局(NASA)的一个团队提出了一个太阳帆，它将穿过60万平方米的表面积，用于发射航天器与哈莱彗星会合。这等于800米的平方。

太阳帆是如何工作的?

我们知道光是由不同的光子组成的它们没有任何质量，然而，它们在空间中移动它们有能量。一旦光照射到太阳帆上，光中的光子就会从太阳帆上反射回来。这里它包括一个明亮的镜面。

当光子撞击船帆时，它们的能量将通过提供一个小推力转移到船帆上。因为它们反射了帆，光子就提供了另一个推力。所以这两个推力都是非常小的，尽管在太空真空中没有任何东西可以延迟帆的速度，每次推力都会改变帆的速度。

方向键控制

一旦太阳帆直接排列在太阳的表面，光子将推动航天器向前。然而，它可以通过其他方式，通过类似于帆船，修改帆的角度相对于太阳。

通过倾斜太阳帆船将航天器的轨道移植到太阳帆的区域中，使光子将抵抗其行进方向，这也是可行的。它还以不同的方法控制它们的方向，如移位它们的质量中点。

太阳帆速度

的太阳帆的速度主要取决于其质量和规模，因为较大的帆主要捕获了额外的阳光，以便更快地实现更多的势头和加速。对于提供的帆尺寸，大规模的航天器将包括高加速度。

它的最大速度是光速的10%，与18600英里/秒相关。与传统航天器相比，由太阳能驱动的航天器能够行驶得更快，因为给予帆的持续光力推动它向前。

美国宇航局的科学家估计，未来它的速度将达到15万英里每小时。以这样的速度，这艘帆可以在5年内到达冥王星。

太阳帆的组件

由太阳帆提供动力的航天器包括三个必不可少的组件比如阳光的恒力，又大又薄的镜子和运载火箭。宇宙飞船不需要通常的推进剂来提供动力，因为它的推进剂是阳光，而太阳是它的发动机。

在这里，光线被收集起来电磁辐射在物体上使用力量。来自美国宇航局的科学家已经确定了1AU或天文单位是地球和太阳之间的距离，相当于1.5亿公里，

阳光产生的功率为1.4千瓦。SUN使用的力可以通过功率计算并除以光速。

相比之下，航天飞机的主引擎在整个起飞过程中能产生167万牛顿的动力，即在真空中产生210万牛顿的推力。最后，太阳帆上持续的日光能量可以推动航天器，速度是普通火箭的五倍。

太阳帆的设计类型

这些设计分为方帆、日晷帆和旋转圆盘帆三种。

方帆

由于帆的表面积大，使用方形帆可以产生最大的力。一般来说，这些设计有四个面具，安排在空间中。与其他类型的帆相比，这种帆有一些好处，比如没有热点，因为帆可以保护航天器免受太阳的热量。这种帆因其形状简单、表面积大而被广泛使用。

直升机帆

1970年，这种帆被发明了&这种帆的结构非常坚固。它利用角动量来消除对支撑的要求，从而使航天器更轻。这种帆包括12个旋转叶片，每个叶片长度为4英里。

因此，航天器向哈利的彗星移动。通过改变间距和循环以移动，可以将这些叶片的控制与直升机类似地进行。

旋转圆盘帆

这种帆是喷气推进实验室设计的，与Heliogyro帆相比，旋转圆盘型帆在空间中运动时都是旋转的;但是，它们的设计结构将会改变。在这种帆中，帆罩包括在它们之间的一个小间隙，以增加表面区域的总和，就像一个方形帆。

对于大型的布置，这种帆有一个非常吸引人的设计，因为它包括一个环内的人工重力相当于火星表面的重力。

测试开始之前

在发射太阳帆之前有不同类型的测试。

• 地面部署
• 亚轨道的
• 态度控制

地面部署

在太阳帆任务中，像折叠部署一样的方法是主要的技术．为了这次任务的成功，帆可以安排通过轨道内的吊杆是解决方案。为验证布置过程的可靠性和稳定性，在100米尺度的帆内采用折叠展开方法，并在该模型上进行了地面展开试验。

在这个模型中，SMC臂架概念使用了一个完整的气管状充气臂架在160 × 160米的帆内。该管的厚度为1mm，通过Kapton AI Kapton膜设计。这里，臂架刚度可以通过在管内添加4条曲线钢带来提高。

亚轨道测试

子孔床测试，随后是一个完整的轨道任务，因此该测试是通过简单的两个花瓣进行宇宙飞船，并携带相机来监控操作。

态度控制

主动姿态控制系统对太阳帆船机获取和控制所需方向非常重要。帆的方向会在星际空间内逐渐改变，但在行星轨道内变化非常快。

这种控制可以通过压力中心与工艺及其质量中心之间的相对转移来实现。这可以通过控制风向标，单个风帆运动，控制质量运动等等来实现。

我们为什么要使用太阳帆?

的太阳帆的应用程序主要包括以下内容。

• 它被用来推动宇宙飞船穿越太空。太阳帆的航天器包括巨大的反射帆，捕捉来自太阳的光的能量并推动航天器前进。
• 太阳帆可以开辟新的道路，特别是空间科学和探索。由于不断的加速度，太阳帆驱动的宇宙飞船可以非常快地到达遥远的行星。
• 它可以非常有效地用于其他任务，如监测太阳，多目标飞掠。用于不间断地观测地球和其他天体的极座航天器
• 它提供立方体卫星推进，就像小型、低成本的卫星，正在被新兴的太空国家、小型公司和学校团体使用，允许他们在不依赖火箭燃料的情况下进行太空计划。
• 保护地球
• 大型货物及人员配送
• 特别是人造轨道的维护
• 太阳系探索
• 交付观察者或科学仪器
• 它被用于太空飞船和人造卫星，如载人和无人
• 对于轨道的修正，这些是在卫星上使用的

优点和缺点

的年代极帆优势主要包括以下内容。

• 太阳帆航天器的优点是，它在恒星和行星之间旅行时不使用燃料。它使用一个简单的传统运载火箭进入地球轨道，无论太阳帆可以被安排在哪里，宇宙飞船在它的路上传输。
• 它不需要燃料
• 使用更少的航天器资源
• 低质量
• 在太空中寿命更长

的太阳帆的缺点主要包括以下内容。

• 太阳帆的主要缺点是科学任务不在Leo（低地球轨道）内。因此，我们在不提出他们的周围的技术范围内运行太阳风帆的验证风险。
• 帆的工作温度是帆角、太阳距离、反射率等的函数。帆的使用很简单，它的温度保持在材料的范围内。
• 他们是脆弱的，大的，不能用于任何计划降落在其他物体上的飞行器，除非撤回。

因此，这是关于太阳帆概况用于美国宇航局的远程任务。太阳帆也被称为光子帆或光帆，这是一种航天器推进方法，利用辐射力量通过阳光照射在巨大的镜子上。这里有一个问题，太阳帆的设计有哪些挑战?