扬帆起航 科幻成为现实 ——NASA复合材料太阳帆航天器准备发射
来源：中国国际复合材料工业技术展览会编译  2024-04-24 11:55:21
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原文：http://shenzhen.chinacompositesexpo.com/cn/news-detail-244-14292.html      《三体》中执行“阶梯计划”的辐射帆飞船即将成为现实。4月23日，美国国家航空航天局（NASA）先进复合材料太阳帆系统ACS3——将从位于新西兰马希亚半岛的1号发射场搭乘Rocket Lab 公司的Electron火箭发射升空。这项里程碑式的计划，旨在进一步验证并推广太阳能帆技术，为未来太空探索提供持久、低成本的动力解决方案。

       太阳帆的工作原理是利用太阳光的压力作为推进力，通过向太阳或远离太阳倾斜，让光子从反射帆上反弹，从而推动航天器前进。这种推进方式省去了传统航天器所需的笨重推进系统，使得任务能够持续更长时间，且成本更低。


       NASA先进复合材料太阳能帆系统ACS3安装在NanoAvionics公司制造的12单元（12U）立方体卫星上进行发射，本次发射任务的主要目标是测试和成功展示由柔性聚合物和碳纤维材料制成的新型复合材料吊杆，并在吊杆展开后验证太阳帆的性能。新的吊杆结构上比之前的吊杆更为坚固，同时重量更轻。创新材料的使用，不仅提高了太阳帆的耐用性，还有助于降低整个航天器的质量，进而提高其运行效率。该任务将测试一系列机动，改变航天器的轨道，并为未来可能使用更大帆的宇宙航行任务收集数据。

        任务科研人员表示：“这种帆的吊杆是管状的，可以压扁并像卷尺一样卷成一个小包装，同时提供复合材料的所有优点，例如在温度变化期间减少弯曲和弯曲。这些长达7米的可展开吊杆能够卷成适合手握的形状，非常便于携带和操作。我们希望通过这个航天器验证各种新技术，并激励其他人进一步探索新技术。这项技术将推动未来的太空旅行，并扩大我们对太阳和太阳系的了解。”



       据悉，ACS3系统航天器经过重新设计，体型小巧，仅有微波炉大小。然而，其独特的结构设计赋予其强大的功能。在到达距离地球约1000公里的太阳同步轨道后，航天器上四个可伸缩的吊杆将完全展开，形成X型框架，固定四个三角形风帆，组成一个约80平方米的菱形结构，其面积之大足以覆盖半个网球场，这一展开过程预计耗时约25分钟。安装在航天器上的摄像机将捕捉帆的重要时刻，在展开过程中监控其形状和对称性。凭借其大帆，如果照明条件恰到好处，可以从地球上看到航天器。一旦完全展开并处于正确的方向，帆的反光材料将像夜空中最亮的星星——天狼星一样明亮。


       该发射计划一旦成功，种吊杆设计可能会支持未来500平方米，甚至最高2000平方米的太阳帆，太阳帆轻型复合材料吊杆的成功展开和运行将为未来更大规模的月球、火星和更远的宇宙航行任务打开大门。

       复合材料吊杆在太阳能航行之外也可能有未来：轻巧的设计和紧凑的包装系统可以使它们成为在月球和火星上建造栖息地的完美材料，充当建筑物的框架结构或紧凑的天线杆，为探索月球表面的宇航员创造一个通信中继。



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