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美国国家航空航天局(NASA)在太空探索领域再次取得重大突破。当地时间 8 月 30 日,NASA 宣布其先进复合材料太阳帆系统(Advanced Composite Solar Sail System,简称 ACS3)成功部署太阳帆,这标志着无燃料太空探索迈出了重要一步。
无燃料太空飞行成为现实
ACS3 搭乘 Rocket Lab 的 Electron 火箭发射升空,成功进入预定轨道后,顺利展开其巨大的太阳帆和支撑杆。这项创新性技术利用太阳光子的压力推动航天器前进,无需携带燃料。与传统航天器相比,太阳帆航天器仅受材料和控制系统的耐久性限制,大大拓展了太空探索的可能性。
千年风帆航行原理的现代应用
数千年来,人类利用风帆在大洋之上航行。ACS3 的工作原理与风帆类似,但利用的是太阳光的压力而不是风。太阳光子撞击反射性太阳帆,从而将航天器推向所需的方向。这一原理的实现,为太空探索提供了全新的动力来源。
创新材料助力航天器发展
ACS3 是一个由 NanoAvionics 制造的 12U 立方星,尺寸仅为 23x23x34 厘米。这个微波炉大小的航天器使用柔性聚合物和碳纤维复合材料杆来展开太阳帆,展开后的太阳帆面积约为 80 平方米,相当于一个小公寓的大小。NASA 工程师表示,观察和分析支撑杆的性能尤为重要。
过去,太阳帆的支撑杆要么是沉重的金属材料,要么是设计过于笨重的轻质复合材料。而 ACS3 的新型复合材料支撑杆更耐用且不易弯曲,可以卷起来以最小化存储空间,同时提供必要的刚度来支撑太阳帆。
太空探索的未来展望
NASA Ames 研究中心的首席系统工程师 Alan Rhodes 表示:“7 米的展开式支撑杆可以卷成一个可以握在手中的形状。”ACS3 将在距离地球约 600 英里(1000 公里)的高度绕地球运行。由于太阳帆材料的高反射性,在晴朗的夜晚应该可以看到它。
NASA 将利用 ACS3 测试期间获得的飞行数据来设计未来的复合材料太阳帆系统,用于太空天气早期预警卫星、监视和太阳观测任务。这一技术的成功应用,将为太空探索带来更多可能性,开启无燃料太空飞行的新时代。
结语
NASA 成功部署太阳帆,不仅是对航天技术的重大突破,更是对人类探索宇宙的无限憧憬。在未来的太空探索中,太阳帆技术有望成为主流动力来源,为人类揭开宇宙的奥秘提供强大支持。
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