什么是太阳帆：类型及其应用
近数百年前，欧洲参与了对地球的海军调查。因此，天文学家约翰内斯·开普勒提出了通过太阳帆研究银河系的想法。但在他的调查中，。。。
近数百年前，欧洲参与了对地球的海军调查。因此，天文学家约翰内斯·开普勒提出了通过太阳帆研究银河系的想法。但在他的调查中，一些彗星的尾巴被吹过了某种类型的太阳风，他说帆可以捕捉到这种微风来推动航天器。
虽然这种太阳风的想法已经被推翻，但美国国家航空航天局的科学家们一直在研究用巨大的太阳帆来驱动光宇宙。太阳能帆使用来自太阳的能量，并将其传输到深空。本文讨论了太阳帆.
什么是太阳帆？
一种用于推动航天器穿越太空的革命性方法被称为太阳帆。航天器包括巨大的反射帆，这些反射帆捕捉来自太阳的光能并将航天器向前推进。这个太阳帆图如下所示。
目前，用于制造太阳能帆的材料很轻，比如通过金属反射涂层涂覆的聚酰亚胺或聚酯薄膜。从理论上讲，对于太阳帆来说，然而对于质量相似的航天器来说，并没有最小的尺寸；更大的帆将捕获更多的阳光，从而更快地加快航天器的速度。
1970年，美国国家航空航天局的一个团队提出了一个穿过60万平方米表面的太阳帆，用于发射航天器与哈雷彗星会合。这相当于一个800米的平方。
太阳能帆是如何工作的？
我们知道光是由不同的光子组成的，这些光子不包含任何质量，然而，它们在整个空间中移动——它们确实有能量。一旦光线照射到太阳帆上，光线中的光子就会从太阳帆上反弹。这里有一个明亮的镜面。
当光子撞击船帆时，它们的能量会通过提供一个小推力转移到船帆上。由于光子会反射船帆，因此光子会提供另一个推力。因此，这两种推力都非常小，尽管在太空真空中，只要没有任何东西可以延迟航行，每一次推力都会改变航行速度。
方向控制
一旦太阳帆直接布置在太阳表面，光子就会将航天器向前推进。然而，它可以以其他方式进行类似于帆船的定位，改变帆与太阳的夹角。
通过使太阳帆倾斜，使光子逆着太阳的行进方向推进，从而在太阳区域移动航天器的轨道也是可行的。它还通过不同的方法控制它们的方向，比如移动它们的质量中点。
太阳帆速度
这个太阳帆的速度主要取决于它的质量和尺寸，因为较大的帆主要捕捉额外的阳光，在同等质量的情况下获得更多的动量和更快的速度。对于给定的帆尺寸，质量较小的航天器将包括高加速度。
最大速度是光速的10%，相当于18600英里/秒。与传统航天器相比，由太阳能驱动的航天器能够更快地飞行，因为帆被施加恒定的光力向前推动。
美国国家航空航天局的科学家估计，未来它的速度将达到每小时15万英里。按照这个速度，这艘船可能在不到5年的时间内抵达冥王星。
太阳能帆组件
由太阳能帆驱动的航天器包括三个基本部件，如阳光使用的恒定力、大而薄的镜子和运载火箭。航天器不需要通常的推进剂作为动力，因为它的推进剂是太阳射线，太阳是它的发动机。
在这里，光是通过对物体施加力的电磁辐射收集的。美国国家航空航天局的科学家已经确定，1AU或天文单位是地球和太阳之间的距离，相当于1.5亿公里，
太阳光产生的功率为1.4千瓦。太阳使用的力可以用功率除以光速来计算。
相比之下，航天飞机的主发动机在整个起飞过程中可以产生167万牛顿的功率，在真空中可以产生210万牛顿的推力。最后，太阳帆上持续的日光能量可以推动航天器的速度是普通火箭的五倍。
太阳能帆的设计类型
这些设计分为三种类型，即方形帆、太阳陀螺帆和旋转圆盘帆。
方形帆
正方形的帆由于表面积大而被用来产生最大的力。一般来说，这些口罩设计有四个口罩，这些口罩排列在空间中。与其他类型的帆相比，这种帆有一些好处，比如没有热点，因为帆可以保护航天器免受太阳的热能影响。这种帆由于形状简单、表面积大而最常使用。
太阳陀螺帆船
1970年，这种帆被发明了&这种帆的结构非常坚固。它利用角动量来消除支撑的需求，从而实现更轻的航天器。这种帆包括12个旋转叶片，每个叶片长度为4英里长。
因此，宇宙飞船向哈雷彗星移动。这些叶片的控制可以像直升机一样通过改变俯仰和运动周期来完成。
旋转圆盘帆
这种帆是喷气推进实验室设计的，与太阳陀螺帆相比，旋转圆盘型帆在太空中运动时都会旋转；但是，它们的设计结构将会改变。在这种帆中，帆罩之间有一个小间隙，以增加表面区域的总和，就像方形帆一样。
对于大型布置，这种帆的设计非常有吸引力，因为它内部有一个环，具有相当于火星表面重力的人造重力。
发射前的测试
在发射太阳帆之前，有不同类型的测试。
- 地面部署
- 亚轨道
- 姿态控制
地面部署
在太阳帆任务中，折叠展开等方法是主要技术。为了任务的成功，帆可以通过轨道内的吊杆排列是解决方案。为了检查布置过程是否可靠和稳定，在100米尺度的帆内使用了折叠展开方法，并对该模型进行了地面展开试验。
在该模型中，SMC吊杆概念被用于160x160m的帆中，使用了一个完整的空气管状充气吊杆。该管的厚度为1mm，是通过Kapton AI Kapton膜设计的。在这里，可以通过在管内添加4条弯曲钢带来提高吊臂的刚度。
亚轨道试验
亚轨道测试，随后是一次完整的轨道任务，因此这次测试的特点是航天器只需穿过两个花瓣，并携带一台相机来监测运行。
姿态控制
主动ACS（姿态控制系统）对于太阳帆飞行器获得和处理所需的方向非常重要。帆的方向将在行星际空间内逐渐改变，但在行星轨道内变化非常快。
这种控制可以通过飞行器的压力中心与其质心之间的相对移动来实现。因此，这可以通过控制叶片、单独的帆运动、控制质量运动等来实现。
我们为什么要使用太阳能帆？
这个太阳能帆应用s主要包括以下内容。
- 它被用来推动航天器穿越太空。太阳帆的航天器包括巨大的反射帆，这些反射帆捕捉来自太阳的光能并推动航天器前进。
- 太阳帆可以开辟新的道路，特别是为空间科学和探索开辟新的途径。由于恒定的加速度，太阳能帆驱动的航天器可以很快到达遥远的行星。
- 它被非常有效地用于其他任务类别，如太阳监测、多目标飞越。具有坐极功能的航天器，用于不间断地观测地球和其他物体的极地
- 它提供立方体卫星的推进，就像新兴航天国家、小型公司和学校团体正在使用的小型低成本卫星一样，允许他们在不依赖火箭燃料的情况下在太空中进行计划。
- 行星齿轮的保护
- 大型货物和人员运送
- 用于特定的人造轨道维护
- 太阳系探测
- 天文台或科学仪器的交付
- 它被用于载人和无人等卫星的太空船
- 为了校正轨道，这些被用于卫星
优点和缺点
年代极地帆优势主要包括以下内容。
- 太阳帆飞船的优点是，它在恒星和行星之间旅行，不使用燃料。它只需使用一个传统的运载火箭就可以进入地球轨道，只要太阳帆可以布置在那里，航天器就可以在途中传输。
- 它不需要燃料
- 使用较少的航天器资源
- 质量内较低
- 太空中的寿命更长
这个太阳能帆的缺点主要包括以下内容。
- 太阳帆的主要缺点是科学任务不在近地轨道内。因此，我们将太阳能帆的验证风险视为一项技术，而这项技术并没有被提出。
- 帆的工作温度是帆角、太阳距离、反射率等的函数。帆只在温度保持在材料限制范围内的情况下使用。
- 它们精致、庞大，除非收回，否则不能用于任何拟降落在其他物体上的飞行器。
因此，这一切都是关于用于美国国家航空航天局长途任务的太阳帆的概述。太阳帆也被称为光子帆或光帆，这是一种航天器推进方法，通过太阳光在巨大的镜子上施加辐射力。这里有一个问题要问你，太阳能帆的设计挑战是什么？