太空旅行不再是梦，用光作为宇宙飞船推力是可行的，有实验为证

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在进入太阳帆航行模式两周后，行星学会的光帆2号（Lightsail 2号）宇宙飞船成功地将其轨道升高了近3.2公里，这是对这种有希望的新推进方式的一次重要测试。

加利福尼亚州巴哈上空的光帆2号

大约在它被太空猎鹰重型火箭送入近地轨道一个月后光帆2号于7月23日展开了其32平方米（344平方英尺）的太阳帆。当时，宇宙飞船的最远点，即轨道的最高点，距离地球726公里（451英里）。但是现在，在进入太阳航行模式仅仅两周后，光帆2号的最远点现在是729公里（453英里），根据行星学会的数据，它增加了近3.2公里（2英里）。

光帆2号（Lightsail 2号）太阳帆展开图

“任务运作进展非常顺利，”光帆2号（Lightsail 2号）项目经理DaveSpencer昨天（8月6日）早些时候告诉媒体。“光帆2号（Lightsail 2号）宇宙飞船一切都很正常，我们每天都要与太空船进行多次通信。”

这项任务的目的是测试太阳帆航行的可行性，在这种航行模式中，来自太阳的光子从一个巨大的太阳帆上反弹，给宇宙飞船一个小而持续的动量推进。最终，这种形式的推进可以用来在轨道上移动小卫星，甚至使太空旅行成为可能。

为了保持最佳性能，任务控制器需要确定帆相对于太阳的位置。为此，航天器在每个地球轨道上进行两次90度的旋转，这与动量轮（该结构是一个沿单轴移动的飞轮）有关。当处于太阳航行模式时，帆被定位为与太阳的侧面或垂直，以使撞击帆的光子数量最大化。为了防止光帆2发生翻滚，从而失去对帆的方向的控制，帆的方向是相对于入射的太阳光子移动边缘。光帆2号完成地球的完整轨道大约需要90分钟。

项目经理DaveSpencer解释说：“在出海后的前10天，我们大约有三分之二的时间处于太阳航行模式。”“动量轮达到了它的饱和极限——它的最大转速——每天几次，在这一点上，我们会减慢轮子的速度，并使用磁力扭矩棒从系统中去除角速度。这被称为‘失谐’模式，用来降低航天器各轴的角速率。早些时候，我们大约三分之一的时间处于迂回模式，包括在轨道上被阳光照射的部分时间。”

太阳帆宇宙飞船感念图

8月3日，行星学会的研究小组上传了一个软件补丁，当航天器位于地球阴影中时，它可以自动切换到它的迂回形态。项目经理DaveSpencer解释说，这意味着光帆2现在可以在每个轨道的阳光照射部分保持太阳航行模式，以“最大限度地延长太阳航行的时间”。 项目经理DaveSpencer说：“我们还对风帆控制算法进行了一些微调，以改善航天器的转弯速度，减少航天器在转弯结束时偏离目标方向的倾向。” 事实上，普渡大学博士生贾斯汀·曼塞尔（JustinMansell）编写的一张图表很好地说明了这个问题，他参与了光帆2号任务。

2019年7月28日在3个轨道上的Lightsail 2的航行方向

从图中可以看出，红线代表了所要求的风帆方向（即理想的风帆配置），其中0度代表了与太阳完全垂直的方向，而90度代表了平行的、边缘朝向。图线是7月28日三个轨道的实际数据，显示了接近90度时，帆的方向超出了目标。目前，Lightsail 2的误差范围约为30度，这是可以的，但它可能会更好，因此更新后的算法将于8月5日上传到Lightsail 2。

项目经理DaveSpencer告诉媒体：“这两个更新都有效地提高了帆控性能。”“根据航天器遥测技术，在过去的两天里，我们的90度转弯做得更为流畅，动量轮还没有达到饱和极限。我们期待在未来几天看到这种改进的航行控制在轨道演变中的结果，”他说。


本文选自：今日头条