太阳帆 太阳帆作为新的航天工具始终未能实现，是为什么原因呢

众所周知，漂浮在水面上的帆船，

你可以借助风前进。受这一思想的启发，早在20世纪20年代，就有人认为可以借助太阳光在泰空扬起大帆，推动宇宙飞船在宇宙中前进空。

这是一个很有思想的想象，但直到20世纪50年代，人们才搞清楚太阳帆的飞行原理。

然而，半个多世纪过去了，太阳帆作为一种新的航天东西的使用还没有完成。这是因为练习飞行还有很多复杂的技能问题需要处理。曾经日本文部科学省世界科学研究院从零开始把这个任务提上日程。

提出了一种与原欧美想象截然不同的拉帆方法，并讨论了利用太阳帆进行金星或木星行星际飞行的详细方案。

下面介绍一下基于这个原理的太阳帆的想象。

徒步原则

阳光是一种电磁辐射，

组成光的粒子在遇到物体后能对物体施加压力，这种压力称为光压。光压对地球的影响很小，几乎不被注意。就太阳光对地球绕太阳轨道的光压而言，只有10-6牛顿/m2左右。最终加速度约为0.03毫米/秒2至1.00毫米/秒2。虽然加速程度很小，但如果长时间连续工作，可以在不消耗燃料的情况下积累很大的速度增量，是星际飞行中最经济、最理想的运输东西。因为太阳的能量在太阳系是取之不尽用之不竭的，这就是太阳帆的优势。

当然轨道上的太阳帆很难被太阳直接照亮行进或后退。太阳帆在某条轨道上运行时，阳光总是以某个视点照射在太阳帆上，沿着轨道的切线方向产生一个推力。

随着这种力的加速或减速，帆船可以靠近或远离太阳。

航行方法

本来欧美研究人员想象中的帆就像漂浮在空中的风筝，大部分都需要在骨架上航行。ISAS现在讨论的帆没有相应的骨架，而是使缠绕在卫星主体上的帆旋转，离心力使帆翻转。

因为太阳的光压很小，所以对帆所用的数据有极高的要求:要轻，开口面积大，发射到Tai 空之前可以折叠得很小，到了一定的轨迹就会自动打开。至于帆的整体或每个部分，我们现在考虑两种形状:三叶草形状和扇形。大多数想象中的帆直径都有几百米。ISAS想象中的小帆船直径约150米，开放面积超过10000平方米。安装在船帆中央的是卫星的主体。它上面有一个装置，可以改变整个卫星的质心，然后改变帆的方向，再控制帆。这是因为卫星主体的天线没有被帆覆盖，可以正常接收来自地球的信号。卫星主体通过钢索与帆连接，卫星主体和滑动部分固定，使主体的外部转动。

因为巨大的帆在进入Tai 空之前需要收集在火箭内，所以发射时帆是缠绕在卫星主体上的，总直径1米左右，非常紧凑。被发射到世界上空后，折叠的帆被卫星旋转产生的离心力翻转了一点点，像伞一样翻转了帆。

Tai 空船翻帆后，要求尽可能平整，无褶皱，否则受光量减少，推力减小。为了处理这个问题，帆翻转后继续使用离心力，使帆可以旋转而不起皱。

目前作为sail数据，被认为是最好的聚酰亚胺聚合物数据制成的薄膜，真正空镀铝后可以作为sail使用。科学实验用高空气球中使用的聚乙烯材料不适合太阳帆，因为它们不耐热、不耐紫外线、不耐世界射线。另外，聚酰亚胺具有耐热和耐世界辐射的特性，所以这类数据也用于涂覆在人造卫星的外表面进行隔热。

星际飞行

太阳帆的飞行任务可以分为两类:一类是在地球附近飞行，其中太阳帆在地球引力场内飞行；另一种是星际飞行。在执行这样的任务时，太阳帆的轨迹是同心的，这个轨迹一般选择在黄道面附近。在这两种飞行任务中，太阳帆的控制策略是不同的。

本来太阳帆主要是用来靠近地面飞行的，所以当时考虑的太阳帆结构，就像漂浮在空的风筝一样，多采用骨架帆的方法。为了使帆从阳光中获得所需的推力，应该不断调整帆的姿态。在近地飞行时，太阳帆每绕轨道飞行一周，帆面就自转半周。显然，在近地飞行时，要求太阳帆能在短时间内大幅度改变视点。如果帆在骨架上拉伸，那么从这么大的角度来看，更容易改变姿势。但是如果用于星际飞行空，那就另当别论了。如果太阳帆需要飞向外星球，需要调整帆面姿态的加速度；如果太阳帆需要飞向内行星，需要调整姿态产生负加速度。无论什么样的场景，都不需要在短时间内大幅度改变风帆的视点，所以用离心力风帆更合适。

在这一点上，读者可能会担心世界上有很多小灰尘空。如果这些灰尘打在船帆上，会不会在船帆上破很多小洞，从而打败星际飞行？其实根据以往的实验数据，太阳帆在星际空间飞行6年，就会被星际尘埃穿透，约占整个帆的1.5%。专家认为，在这种状态下飞行不会受到影响。此外，聚酰亚胺薄膜具有良好的自电阻，加上真空镀铝，实验表明即使被稍大的物体撞击也不会开裂。

实验成功

几年前，日本ISAS在鹿儿岛县的内村火箭发射场发射了S-310火箭，以测试太阳帆是否能在世界上顺利航行。火箭前端装有两种类型的太阳帆。这个实验中的帆没有飞行用的大，只有1/10，就是把直径只有10米，厚度只有7.5微米的聚酰亚胺薄膜翻卷成直径约100毫米的圆柱体。由于帆是在折叠状态下下水的，所以来到世界后翻帆是一个关键空。此前，只在地面进行实验。考虑到重力对地面的影响或大气的阻力受到很大限制，这个实验是在实践界空进行的。

在本实验中，我们做了“三叶草形”和“扇形”的实验。发射100秒后，到达122公里的高度，三叶草形状的帆第一次翻转。发射220秒后，三叶草形状被倾倒，然后，10秒后，扇形在169公里的高度再次打开。虽然太阳帆在美国也有研究，但这是世界上第一次太阳帆在世界上成功翻转空。

鉴于这一实验的成功，ISAS计划在2007年或2008年向金星发射实验太阳帆，并在2009年向木星发射官方太阳帆。飞往金星的任务是将一个观察气球带到金星去探索它的大气层。

一般来说，太阳帆飞行器更适合探索彗星，而不是轨道飞行器轨道行星。由于航天器在接近引导行星时为了进入轨道必须大幅减速，太阳帆航天器无法大幅减速。然而，利用它释放一个小探测器并将其送入轨道，仍然有可能在行星的外表面着陆。

在这篇文章写完的时候，据《世界新闻报》报道，2006年3月和4月，美国和俄罗斯合作的“世界1号”太阳帆发射升空，这是对太阳帆能否经受住世界恶劣环境的一次很好的考验。无论如何，在一个长久的愿望后未能完成的太阳终于走出了实验室，它将担负起科学探索的任务，在世界海洋中飞翔。