【{$randkws}】太阳帆可以在26天内到达火星 - {$web_name} “与传统的化学合作相比

艺术家对快要于2025年2月发射的美国宇航局太阳巡洋舰任务的再现，这是为这项新近探究开发的太阳帆类型的一个例子。鸣谢:uux.cn/美国宇航局
（神秘的地球uux.cn）据《今日宇宙》（劳伦斯·托格内蒂）：最近提交给《宇航学报》的一项探究探索了使用航空石墨太阳帆前往火星和星际空间的或许性，这将大大缩减此类任务所需的时间和燃料。
这项探究是在许多组织正对太阳帆的使用开展探究的另外开展的，另外行星协会顺利达成了LightSail2任务，热门檀健次专题并有或许为持久太空任务开发更快、更有效的合作操控系统。
“太阳帆合作具有在全部太阳系高效运送小有效载荷(亚千克)的潜力，”马克斯·普朗克太阳系探究所的天体物理学家、该探究的合著者René Heller博士告诉《今日宇宙》。“与传统的化学合作相比，这听起来小得可笑，传统的化学合作可以将数百吨的有效载荷带到近地轨道，并将其中的大若干送到月球、火星和更远的地方。但太阳帆技术的核心价值在于速度。”
传统火箭依靠燃烧化学物质形式的燃料在飞船后部施加外力，与此各异，夏季揭秘热搜话题，话题持续发酵太阳帆不需要燃料。相反，它们使用阳光身为合作机制，由于巨大的船帆捕捉太阳光子，就像风帆在水上行驶时捕捉风一样。太阳帆展开的时间越长，捕获的太阳光子就越多，从而逐步提升航天器的速度。
以便开展这项探究，详细Xbox分析探究人员对品质高达1公斤(2.2磅)的航空石墨制成的太阳帆开展了模拟，其中含有720克横截面积为104平方米的航空石墨，可以以多快的速度到达火星和星际介质，也称为日光层，使用从地球出发的两种轨道，分别称为直接向外转移和向内转移方法。
前往火星和日顶的直接向外转移方法含有太阳帆展开和直接离开地球周围的极地轨道。探究人员确定，在太阳帆展开和离开地球时，留学趋势：合集火星处于相对位置(地球与太阳正对)，将形成速度和旅行时间的最佳结局。
同样的极地轨道部署和离开也用于日顶轨道。针对向内转移方法，太阳帆将经由传统的化学火箭被运送到距离太阳大约0.6个天文单位(AU)的地方，太阳帆将在那里展开并着手其前往火星或日顶的旅程。但是，航空石墨太阳帆如何使这一旅程更为可行呢？

行星协会的光帆2号在2019年11月25日绕地球飞行期间取景的图像。船帆的弯曲外观来自飞船的185度鱼眼镜头，图像经过了色彩校正和去除若干失真的处理。信用:uux.cn/行星协会
“由于其每立方米0.18公斤的低密度，航空石墨削弱了所有传统的太阳帆材料，”德累斯顿理工大学的探究助理兼该探究的首要作者Julius Karlapp告诉《今日宇宙》。例如，与聚酯薄膜(一种金属化聚酯薄膜)相比，密度要小四个数量级。假设太阳帆形成的推力直接取决于太阳帆的品质，那么形成的推力要高得多。除了加速长处，aerographite的机械表现也很惊人。”
经由这些模拟，探究人员察觉直接向外转移方法和向内转移方法分别导致太阳帆在26天和126天内到达火星，前103天是从地球到0.6 AU部署点的旅行时间。
针对前往日顶的旅程，这两种方法分别需要5.3年和4.2年，向内转移方法的头103天也用于从地球到0.6天文单位部署点的旅行时间。向内转移方法更快到达日顶的缘由是太阳帆在300天达到最大速度，而向外转移方法大约需要两年才能达到最大速度。
当下前往火星的旅行时间在7至9个月之间，这仅在每两年一次的特定发射窗口期间发生，另外依赖于任何前往或来自火星的航天器在发射和到达时两个行星的位置对准。使用美国宇航局的旅行者1号和旅行者2号探测器可以估计当下到达日顶的旅行时间，这两个探测器分别在大约35年和41年到达日顶。
探究人员强调，使用太阳帆的一个首要难题是在到达目的地，尤其是火星时减速，尽管他们谈及aerocapture是一种解决计划，但他们承认这仍需要进一步探究。
“双曲线轨道(如从地球飞往火星)的气动捕获机动运用大气层来逐步下降阻力导致的速度，”物理学家、德累斯顿理工大学空间操控系统教授、该探究的合著者马丁·塔伊马尔博士告诉《今日宇宙》。
“所以，进入火星轨道需要更少的燃料。我们使用这种制动策略来消除对额外制动合作器的需要，从而缩减航天器的品质。我们当下正探究哪些替代策略或许对我们有用。但是，制动方法只是我们当下面临的众多各异考验之一。”
尽管太阳帆技术早在20世纪70年代就由美国宇航局提出，但太阳帆技术的最近一个例子是美国宇航局的太阳巡洋舰，当下打算于2025年2月发射。