我国首次完成太阳帆在轨关键技术试验 未来太空旅行或许要靠它

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天帆一号在轨飞行效果图

据中科院沈阳自动化所发布的消息称，该所研制的“天帆一号”（SIASAIL-I）太阳帆，搭载长沙天仪研究院潇湘一号07卫星，在轨成功验证了多项太阳帆关键技术。

验证的技术包括微小卫星两级主被动展开系统、多帆桁同步展开机构、可展开双稳态杆技术、柔性帆膜材料、帆膜折叠展开技术等，标志着“天帆一号”太阳帆关键技术试验验证任务取得圆满成功。

这也是我国首次完成太阳帆在轨关键技术试验，将对后续大型太阳帆研发提供技术支持。

天帆一号两级展开过程示意图

御光而行

美国“行星协会”的光帆2号效果图

太阳帆（英文名：Solar sails）是利用太阳光的光压进行宇宙航行的一种航天器，被广大学者和专家认为是目前极具可能到达太阳系外的航天器，在小行星探测、地磁暴监测、太阳极地探测及空间碎片清除等方面具有广泛的应用前景。

大型太阳帆被认为是未来行星间航行的关键手段。正因如此，美国、日本的科学家都已经先后进行过太阳帆的试验。

2001年7月20日，美国“行星协会”资助打造的人类第一个太阳帆“宇宙一号”从一艘俄罗斯的核潜艇上发射升空，但飞船由于没能与第三级运载火箭分离而坠毁。

2004年8月，日本人研制的太阳帆升空并进行了170公里高的短暂亚轨道实验，打开了两个长约10米的树脂薄膜帆板，检验了光帆展开的可行性，之后火箭和光帆坠入大海。而就在同期，NASA也在进行太阳帆飞船的研究，并为选择太阳帆的制造材料进行了大量测试工作。

而在经过多次的努力和尝试后，今年6月，美国“行星协会”的光帆2号飞船发射升空。

在随后的8月，美国“行星协会”宣布，“光帆2号”在太空成功验证了太阳帆技术，仅利用太阳光的光子动量作为动力就抬升了轨道高度，成为首个在地球轨道上受控运行的太阳帆飞行器。




一个世纪的梦想

突破摄星计划中构想的激光驱动的光帆

尽管太阳帆要真正进入实际应用，还有很长的路，但对于这种新技术的应用很多科学家已经抱以很大的期望。

在2016年，史蒂芬霍金等人启动的突破摄星计划中也有涉及，但在这里驱动光帆的太阳光被换成了能量更大的激光。

根据突破摄星计划披露的信息，项目将研发能达到相对论速度的光驱动“纳米飞行器”——航行速度最高可达光速的20%，作为探测器。

届时将有上千个这样的探测器由常规火箭送入地球轨道，之后他们将张开光帆，一组高能激光会依次为探测器加速，每个加速时间不超过几分钟，驱动他们前往4.3光年外的半人马座α星。是不是听起来有些科幻？

不过，太阳帆的概念实际由来已久。早在1921年，俄罗斯人康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基就提出了“光帆”的概念。而后，科幻小说家阿瑟·克拉克的小说《太阳帆船》则让这一概念深入人心。

如今，一个多世纪已经过去，太阳帆已经从概念进入了试验阶段，真正的太阳帆飞船或许也不再遥远……