仅使用阳光推进的太阳帆项目宣告成功

  经过十年的努力和700万美元的众筹，非营利组织行星协会的“光帆2号”（LightSail 2）成为第一个仅靠太阳能提升其轨道的小型航天器。

  光帆项目经理和该协会首席科学家Bruce Betts说：“我们很高兴宣布光帆2号任务成功完成。我们的标准是通过仅使用太阳的轻微压力改变航天器的轨道，以此证明在CubeSat卫星中控制太阳帆，这是以前从未做过的事情。”

  “光帆2号”已进入轨道超过一个月，上周，它首次开启了它的风帆。在此后的八天左右，航天器的轨道上升了1.7公里，完全由太阳的光子推动，这些光子从反射的风帆中“反弹”。

  继2010年日本推出IKAROS太阳帆之后，“光帆2号”成为太阳能飞行的第二次成功尝试。然而，与IKAROS不同，它可以使用推进力来实际改变其轨道。

  根据项目经理大卫·斯宾塞（Dave Spencer）的说法，“光帆2号”由一个机载算法自动控制。每50分钟将航天器扭转90度，该软件可以改变飞行器的方向，从而无论它在何处都能从太阳获得足够的能量。相比之下，IKAROS只能转四到五度。

  这个令人印象深刻的算法仍在更新和调整。到目前为止，最大的挑战之一就是改进航天器的动力，这是由一个旋转轮控制的。

  这个动量轮用于改变飞行器的方向，以便它可以打开和关闭太阳帆的推力。当动量轮开始接近最大速度时，它每天要做几次减速。

  目前这是使用电磁扭矩杆完成的，电磁扭矩杆使用地球的磁场定向航天器。不幸的是，这暂时使航天器脱离了太阳帆的正确方向，因此科学家们仍在试图弄清楚如何尽可能地减少这误差。工程师今天上传了针对这个问题的软件补丁。

  行星协会首席执行官比尔·奈(Bill Nye)在最近的新闻发布会上说：“我们正在从光帆2号学到很多东西。换句话说，虽然我们宣布任务成功，但光帆2号将飞行近一年，我们要在接下来的几个月里，要学习很多关于控制航天器和帆的性能的信息。“

  很难准确预测航天器能够进一步提升其轨道的程度。发射前模拟预测，随着太阳能推进力的增加，它将使飞行器的轨道每天增加约半公里。实际上，前一天航天器增加了大约900米。

  “光帆2号”轨道存在下限和一个上限。

  斯宾塞在新闻发布会上解释说：“海拔高度的大气密度模型很不理想，变化很大，因此我们并不知道大气阻力将在何时阻止光帆2号继续进行轨道上升的能力。我们会尽可能地继续这样做。”

  该技术的应用是无限的，科学家们已经提出将其用于寻找外星生命，监测太阳的天气以及作为小行星闯入的预警系统。

  甚至有一个梦想，即如果能够发现一种能够耐受高温和辐射的材料，那么太阳帆航天器就能够真正靠近太阳飞行，接受巨大的推力，最终使它能够以更高的速度行进。

  奈在简报中说：“这项技术使我们能够以前所未有的方式将探测器带到太阳系中，甚至更远的目的地。因为你不需要燃料，你不需要所有控制燃料，管理燃料和购买燃料的系统。“

  美国航空航天局的近地小行星侦察兵探测器将于2020年中期推出，可能是这项新技术的最早应用。更大胆的任务计划是使用太阳帆和6U CubeSat或微型太空飞行器收集附近小行星的数据，这些小行星有可能用于未来的人类任务。

  斯宾塞在简报中解释说：“太阳帆船一些早期概念里面有大型航天器和巨大的帆。但真正有趣的是，在过去十年左右的时间里，卫星正在进行革命，它们可以变得如此之小，以至于太阳帆船真正走在了前列，并被开发成为这些小型航天器的太空推进源。“