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三体照进现实,NASA 发射了「太阳光帆」妙笔生花

2024-10-04 07:28:02 来源:梧桐桦叶作者:慈悲 点击:556次

自从人类学会了抬头,体照将目光望向天空与宇宙以后,进现大海与宇宙便成为人类探索未知的实N射太象征,一个指引我们驶向地平线的发帆尽头,另一个激励我们飞向无垠的阳光星空。

三体照进现实,NASA 发射了「太阳光帆」妙笔生花

数千年来,体照妙笔生花人类一直使用风力帆作为主要推进手段在地球的进现海洋上航行。

现在,实N射太小说中的发帆人类开始在太空扬帆,前些时日,阳光NASA 将一个巨大的体照「帆船」送入了太空。

这艘帆船的进现全称是 Advanced Composite Solar Sail System 3(高级复合材料太阳帆系统 3),最大的实N射太特点,就是发帆世态炎凉不需要使用传统燃料,而是阳光与传统的海上帆船一样,使用自然中存在的物质来提供能量。

不过,就像 1979 年,第一部《异形》上映前夕的海报所说:

In space, no one can hear you scream.

在太空中,没人能听到你的尖叫。

这是电影史上最著名的宣传语之一,也是太空的真实写照:声音无法传播的地方,没有空气的存在,自然更不可能有风。

但幸好,太空并非空无一物。

在地球公转轨道附近,投其所好每平方米的截面每秒有 10^21 个太阳发射的光子穿过,这些光子虽然没有静止质量,但它们有动量,当光子撞击并反射或吸收时,会将动量传递给太阳帆,凭此,ACS 3 可以缓慢但持续地加速,自在地畅游宇宙。

不过,想要光子能顺利推动卫星,还是有比较严格的前提条件——足够小的体积与重量、还有尽可能大的帆。

ACS 3 卫星超级小巧,愚公移山只有微波炉大小。这颗卫星由 NanoAvionics 公司制造,由 12 个单元组成,整体尺寸仅为 23x23x34 厘米,在这个大小下,ACS  3 卫星整体重量为 14 千克,这比传统的 12 单元立方体卫星还轻了 6 千克。

体积与重量的问题解决了,摆在我们面前的是这面帆,要怎么才能做得尽量大。

展开过程中,太阳帆一旦出现出现扭曲、撕裂或未完全展开的有目共赏情况,都会严重影响推进效率和航天器的轨迹控制。

所以,想要这面帆足够大,重要的是支撑帆的杆子在足够轻的同时也足够强。

经过反复测试,ACS 3 使用的小型复合材料吊杆耐用、不易弯曲,能够承受太空环境中的辐射、温度变化和微流星体的冲击;此外,它们还可以卷起来,以尽量减少存放空间,同时提供必要的刚度来支撑风帆,这四个可伸缩的有头无尾吊杆展开后会分别撑开四个三角形帆,并组成一个菱形。

风帆完全展开大约需要 25 分钟,展开后的面积约为 860 平方英尺(80 平方米),相当于一个小型公寓的占地面积。

美国国家航空航天局艾姆斯研究中心(NASA’s Ames Research Center)的首席系统工程师艾伦-罗兹(Alan Rhodes)说:

七米长的可展开吊杆可以卷成一个手掌能握住的形状。我们希望在这个航天器上验证各种新技术,并激励其他人进一步探索新技术。这项技术将推动未来的太空旅行,并扩大我们对太阳和太阳系的了解。

在一切准备就绪后,ACS 3 搭乘 Rocket Lab 的 Electron 火箭从新西兰的发射场升空。

8 月 30 日凌晨,ACS 3 团队收到了来自宇宙的三心二意信息,这艘宇宙帆船已经成功地展开了太阳帆和支撑吊杆。

这是 ACS 3 在低地球轨道运行的第一步,接下来,这艘太空帆船将仅利用来自太阳的光子加速,并在距离地球约 1000 公里的轨道上绕地飞行,由于太阳帆材料的高反射率,观星爱好者或是摄影爱好者应该可以在晴朗的夜晚看到或拍下它。

在太空扬帆,是早期航天科学家和工程师们对无燃料太空推进技术的梦想和探索。

太阳帆的概念最早由俄国科学家康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基(Konstantin Tsiolkovsky)和美国科学家罗伯特·莱特希尔(Robert L. Forward)等人提出,他们设想利用太阳光的辐射压力来驱动航天器。

这种想法随后在科幻文学和实际科学研究中得到了广泛传播和讨论,《2001:太空漫游》的出言不逊作家阿瑟·克拉克就在他的小说《太阳帆》(The Wind from the Sun)中详细描绘了太阳帆的太空航行:

帆如同一片巨大且薄如蝉翼的反光薄膜,在太空中展开时,它像一个巨大的银色风筝,能够捕捉到太阳光的微小推力,从而推动航天器缓缓前进。

在《三体》中,刘慈欣也想象过太阳帆的更多可能:人类在三体的威胁下,在太阳系布置了一个巨大的太阳帆来收集并反射太阳光,从而制造一个非常明亮的光点,向全宇宙暴露太阳系的位置,以此作为「黑暗森林理论」的威慑手段。

小说跟上了,现实也没落下,我国对于太阳帆的乌云密布研究也获得了不小的成就。

2019 年底,由中国科学院沈阳自动化研究所研制的「天帆一号」太阳帆就搭载长沙天仪研究院潇湘一号 07 卫星,成功在轨展开。

这次实验,验证了微小卫星两级主被动展开系统、可展开双稳态杆技术、柔性帆膜材料、帆膜折叠展开技术等多项关键技术,标志着太阳帆关键技术试验验证任务取得成功,并迈向成熟。

虽然在剧情需要下,小说或是科幻作品中的太阳帆往往事关人类种族存亡,带有强烈的面红耳赤生死对抗色彩,但现实中国内外的众多太阳帆项目,却是为和平、安全和持续地探索太空作出尝试与贡献。

无论是美国的 ACS 3 项目还是中国的天帆一号,都在尝试摆脱燃料的限制,往宇宙更深处迈出脚步。

正如帆船曾引领人类征服海洋,如今的太阳帆,正在开拓我们前往星辰大海的新航道。

作者:择善
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