太阳帆飞船(太阳帆)

关于太阳帆飞船,太阳帆这个很多人还不知道,今天菲菲来为大家解答以上的问题,现在让我们一起来看看吧! 1、太阳帆 定义:太阳帆(英文名:Solar sails)是利用太阳光的光压进行宇宙航行的...

关于太阳帆飞船,太阳帆这个很多人还不知道,今天菲菲来为大家解答以上的问题,现在让我们一起来看看吧!

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1、太阳帆 定义:太阳帆(英文名:Solar sails)是利用太阳光的光压进行宇宙航行的一种航天器。

2、由于这种推力很小,所以航天器不能从地面起飞,但在没有空气阻力存在的太空,这种小小的推力仍然能为有足够帆面面积的太阳帆提供 10e-5~ 10e-3g左右的加速度。

3、太阳帆的工作原理:光是由没有静态质量但有动量的光子构成的,当光子撞击到光滑的平面上时,可以像从墙上反弹回来的乒乓球一样改变运动方向,并给撞击物体以相应的作用力。

4、单个光子所产生的推力极其微小,在地球到太阳的距离上,光在一平方米帆面上产生的推力只有0.9达因,还不到一只蚂蚁的重量。

5、如果太阳帆的直径增至300米,其面积则为70686平方米,由光压获得的推力为0.034吨。

6、根据理论计算,这一推力可使重约0.5吨的航天器在二百多天内飞抵火星。

7、若太阳帆的直径增至2000米,它获得的1.5吨的推力就能把重约5吨的航天器送到太阳系以外。

8、由于来自太阳的光线提供了无穷尽的能源,携有大型太阳帆的航天器最终可以以每小时24万公里的速度前进。

9、这个速度要比当今以火箭推进的最快航天器快4—6倍。

10、即比第二宇宙速度快6倍,比第三宇宙速度快4倍。

11、太阳帆接受光压的作用,它不仅可在需要时改变航天器的运行轨道,而且能不断加速飞行。

12、在炎炎的夏日下也感觉不到任何阳光的压力,是因为它实在微小,一平方公里面积上的阳光压力总共才9牛顿。

13、但太空中运行的航天器处于失重状态,又无空气阻力,所以轻微的推力(太阳光的压力)就可以让它加速,太阳帆靠的就是它的光帆——非常轻而薄的聚酯薄膜,它们坚硬异常,表面上涂满了反射物质,使得它的反光性极佳,当太阳光照射到帆板上后,帆板将反射出光子,而光子也会对光帆产生反作用力,推动飞船前行。

14、因此,光帆的直径越大,获得的推力也越大,速度也将越快,改变帆板与太阳的倾角可以对速度进行调整。

15、阳光是不会枯竭,同火箭和航天飞机迅速消耗完的燃料相比,太阳光是无限的动力之源,只要有阳光存在的地方,它会始终推动飞船前进,光帆将以每秒约1毫米的速度加速移动。

16、如果把它当作真正的宇宙飞行器使用,那么它在展开光帆1天后,按理论计算,它的时速将增加160公里,100天后飞船的时速将增加16000公里,如果它能持续飞行3年,速度会被提升到每小时16万公里,这是人类任何飞行器都没有达到过的速度,相当于人类的宇宙探测先驱“旅行者”号探测器飞行速度的3倍。

17、如果用它来探测冥王星的话,可以在不到5年的时间里达到,而最快的传统飞船至少需要9年,美国宇航局使用普通飞船探测冥王星的“地平线计划”预期需要的时间却是十多年。

18、太阳帆版应用方面:主要应用于卫星、轨道修正、星际飞行等。

19、局限性方面:如果轨道高度低于800km,太阳帆基本就没有用武之地了,因为此时大气阻力的影响比光压要大许多。

20、只有当轨道高度大于这个限度时,太阳帆才能在光压的推动之下产生一个非常微小的加速度,通过数月的累积达到足够的速度。

21、太阳帆通常要做得很大,而载荷相比之下就非常小了。

22、直到现在,太阳帆的展开依旧是一个不小的难题。

  • 发表于 2023-07-11 19:45
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  • 分类:互联网

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陆正红
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