LightSail 2的成功可能为更多的太阳能航天器铺平道路。

在任何人考虑使用推进器探索太空之前,德国天文学家约翰尼斯·开普勒注意到太阳似乎吹回了彗星的尾巴,并梦想着绕着天空的风旋转。在他1608年给伽利略·伽利雷的信中,他说:“为了提供一艘适应天空微风的船或帆,甚至有些人也会勇敢地面对空虚。”在

之后的四个世纪里,由大众资助的宇宙飞船LightSail 2成为了最新的一艘。虽然我们知道风肯定不会在太空中吹,但宇宙飞船可以直接使用其他东西:当太阳绕地球旋转时,太阳的轻微调整会调整它的路径。私人太空探索组织“行星协会”率先开发了宇宙飞船,以证明当光线照射到闪亮的船帆背面时所产生的微小作用力足以作为一种运输手段——这项技术有一天可能会开启新的太空任务,并为破坏性的太阳风暴提供关键的见解。

经过将近半年的测试,LightSail 2团队已经知道了驱动最终的太阳能太空飞行器需要什么。尽管它在国际空间站上方数百英里的轨道上运行,但地球最薄的大气层仍在继续延伸,将卫星慢慢拖向尽头。尽管宇宙飞船无法持续克服这种空气阻力,使其无法离开地球,但机动性的提高已经显著减缓了飞行器的下沉速度,有时甚至逆转了速度。

贾斯廷·曼塞尔是普渡大学的博士生,也是最近发表的一篇描述飞行器性能的论文的合著者,他说:“在许多地区,我们也可以增加轨道的能量。””“这证明了我们任务的成功。“

9年的光通2号并不是人类在阳光航行中的第一次成功这一荣誉属于IKAROS,一艘日本宇宙飞船,长约50英尺,宽约50英尺,重数百磅。2010年,在前往金星的途中,它被星际空间的阳光大大地推动了。

光帆1号最终将成为2015年安全抵达太空的下一艘太阳帆这艘试验船成功地实现了它的主要目标,即展开船帆,但是因为它不能控制方向,它很快就挣脱了,掉到了地上,并在火中燃烧。空气

行星协会希望续集将实现5万多名捐赠者的希望和梦想,他们共同捐赠了700万美元资助这两个原型。去年6月,美国国防部的两颗卫星在SpaceX的猎鹰重型飞机上飞行,进入距地球400英里的轨道,几乎是其前身的两倍长。在稀薄的空气和适当的控制系统之间,团队的目标是实现真正的高度调整,由太阳帆驱动飞行。但是学习控制车辆并不总是一帆风顺的。羽翼帆(由一种叫做Mayral的材料制成)可以展开覆盖拳击场,但是所有的转向力都来自一个面包大小的中间粘着的物体。LightSail 2仅重11磅,重量与尺寸之比和加速速度都是目前为止最好的。然而,这种最先进的功能使得控制非常麻烦,正如任何一个水手都知道的那样,严格的控制对于到达他想去的地方是必不可少的。曼塞尔说:“在某些方面,这和驾驶帆船非常相似“曼塞尔在2018年获得了航海证书当

远离太阳时,LightSail 2运行最快,因为来自恒星的光推动它“顺风”在轨道的这一部分,团队把它指向远离太阳的地方,以最大限度地暴露太阳(想象一下在最危险的位置,在一阵风中拿着一把伞)然而,在接下来的一个半小时的长轨道中,它滑入了地球的阴影,成为了太阳水手的深层目标。然后,它绕着另一边向后摆动,在“逆风”中奋力抵抗阳光的压力。对于轨道的这一部分,研究小组的目标是将帆的边缘对准太阳,以最小化反推力。

这艘船有两套操作系统。它适中的机身配备了一个小的“动量轮”,当它旋转时,会使飞机转向相反的方向。LightSail 2还有两个产生磁场的带电金属线圈。这些线圈可以捕捉地球磁场,并指引操作者到达宇宙飞船。曼塞尔说,弄清楚如何最有效地操作是大多数太阳能导航学习曲线。

但是经过五个月的练习和数据收集,太阳帆水手们相信帆可以帮助他们保持在高空。在水手把手从控制装置上松开的这段时间里,由于稀薄空气的阻力,车辆平均下降了113英尺。然而,当积极航行时,光帆2号倾向于下降65英尺。在航行中最好的一天,该队设法将跑道抬高了24英尺。曼塞尔说,由于从这个空间波段获得的卫星信息很少,该团队起初不确定要获得什么样的性能,因此航天器也在加倍探索海洋厚度。

贺说:“虽然我们的航行很好,但有时空气密度比平时高。”“在其他情况下,在其他日子,当大气层在那个高度变薄时,我们有更好的机会改善轨道。”“

为了定期提升跑道,团队成员估计LightSail 2需要在离地面至少500英里的地方启动在目前大约400英里的空中位置,汽车注定会继续向下旋转,并最终在大气中熄灭——也许在今年夏天。然而,在此之前,该团队还有两个实验要做。他们首先计划测试他们保持稳定路线和保持飞艇在阳光直射下的能力。随着LightSail 2真的开始直线下降,他们将试图通过改变它的方向来控制它的下降速度。

Mansel说,行星协会目前没有计划开发LightSail 3,但是太阳能导航的未来在深空。太阳帆最好在远离地球的地方工作,那里没有大气的痕迹来减缓它们的速度,它们也不会总是沉浸在阴影中。美国宇航局计划最早在明年发射一艘轻型宇宙飞船,对其即将进行的太空发射系统进行首次测试。LightSail 2团队已经帮助进行了咨询。近地小行星侦察协会,顾名思义,驾驶太阳帆到附近的小行星上进行侦察

以后,太阳帆也可能使新的任务成为可能。传统的宇宙飞船使用推进器来快速调整它的路径,但是正如约翰尼斯·开普勒曾经发现的,它通常被限制在行星跟随的椭圆轨道上。太阳的引力控制着这些天体的运行轨迹,但太阳的持续推动将把所谓的“非吉普赛人”推入轨道。例如,人们可以无限期地在地球和太阳之间平衡太阳帆航天器,使其处于依靠推进器的飞行器无法到达的位置。如果配备了太阳监测仪器,这样的前哨站可以比目前基于太空的太阳观测提前十几倍预警太阳风暴。

Mansel说,他对太阳能导航的未来感到兴奋,并感谢他加入帮助它开始的团队。“参与这次任务对许多人来说意义重大。这是一个很好的机会“

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