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太空旅行不再是夢,用光作為宇宙飛船推力是可行的,有實驗為證

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online_member 發表于 2019-8-8 21:02:07 | 只看該作者 |只看大圖 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
在進入太陽帆航行模式兩周后,行星學會的光帆2號(Lightsail 2號)宇宙飛船成功地將其軌道升高了近3.2公里,這是對這種有希望的新推進方式的一次重要測試。
太空旅行不再是夢,用光作為宇宙飛船推力是可行的,有實驗為證
加利福尼亞州巴哈上空的光帆2號



大約在它被太空獵鷹重型火箭送入近地軌道一個月后光帆2號于7月23日展開了其32平方米(344平方英尺)的太陽帆。當時,宇宙飛船的最遠點,即軌道的最高點,距離地球726公里(451英里)。但是現在,在進入太陽航行模式僅僅兩周后,光帆2號的最遠點現在是729公里(453英里),根據行星學會的數據,它增加了近3.2公里(2英里)。
太空旅行不再是夢,用光作為宇宙飛船推力是可行的,有實驗為證
光帆2號(Lightsail 2號)太陽帆展開圖



“任務運作進展非常順利,”光帆2號(Lightsail 2號)項目經理DaveSpencer昨天(8月6日)早些時候告訴媒體。“光帆2號(Lightsail 2號)宇宙飛船一切都很正常,我們每天都要與太空船進行多次通信。”

這項任務的目的是測試太陽帆航行的可行性,在這種航行模式中,來自太陽的光子從一個巨大的太陽帆上反彈,給宇宙飛船一個小而持續的動量推進。最終,這種形式的推進可以用來在軌道上移動小衛星,甚至使太空旅行成為可能。
太空旅行不再是夢,用光作為宇宙飛船推力是可行的,有實驗為證

為了保持最佳性能,任務控制器需要確定帆相對于太陽的位置。為此,航天器在每個地球軌道上進行兩次90度的旋轉,這與動量輪(該結構是一個沿單軸移動的飛輪)有關。當處于太陽航行模式時,帆被定位為與太陽的側面或垂直,以使撞擊帆的光子數量最大化。為了防止光帆2發生翻滾,從而失去對帆的方向的控制,帆的方向是相對于入射的太陽光子移動邊緣。光帆2號完成地球的完整軌道大約需要90分鐘。

項目經理DaveSpencer解釋說:“在出海后的前10天,我們大約有三分之二的時間處于太陽航行模式。”“動量輪達到了它的飽和極限——它的最大轉速——每天幾次,在這一點上,我們會減慢輪子的速度,并使用磁力扭矩棒從系統中去除角速度。這被稱為‘失諧’模式,用來降低航天器各軸的角速率。早些時候,我們大約三分之一的時間處于迂回模式,包括在軌道上被陽光照射的部分時間。”
太空旅行不再是夢,用光作為宇宙飛船推力是可行的,有實驗為證
太陽帆宇宙飛船感念圖



8月3日,行星學會的研究小組上傳了一個軟件補丁,當航天器位于地球陰影中時,它可以自動切換到它的迂回形態。項目經理DaveSpencer解釋說,這意味著光帆2現在可以在每個軌道的陽光照射部分保持太陽航行模式,以“最大限度地延長太陽航行的時間”。 項目經理DaveSpencer說:“我們還對風帆控制算法進行了一些微調,以改善航天器的轉彎速度,減少航天器在轉彎結束時偏離目標方向的傾向。” 事實上,普渡大學博士生賈斯汀·曼塞爾(JustinMansell)編寫的一張圖表很好地說明了這個問題,他參與了光帆2號任務。
太空旅行不再是夢,用光作為宇宙飛船推力是可行的,有實驗為證
2019年7月28日在3個軌道上的Lightsail 2的航行方向



從圖中可以看出,紅線代表了所要求的風帆方向(即理想的風帆配置),其中0度代表了與太陽完全垂直的方向,而90度代表了平行的、邊緣朝向。圖線是7月28日三個軌道的實際數據,顯示了接近90度時,帆的方向超出了目標。目前,Lightsail 2的誤差范圍約為30度,這是可以的,但它可能會更好,因此更新后的算法將于8月5日上傳到Lightsail 2。

項目經理DaveSpencer告訴媒體:“這兩個更新都有效地提高了帆控性能。”“根據航天器遙測技術,在過去的兩天里,我們的90度轉彎做得更為流暢,動量輪還沒有達到飽和極限。我們期待在未來幾天看到這種改進的航行控制在軌道演變中的結果,”他說。


本文選自:今日頭條
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