在歐空局測試中石墨烯顯示出作為太陽帆材料的前景
據外媒報導,歐空局的工程師們正在研究利用世界上已知的最薄的材料來製造更輕、更有效的太陽帆。通過用石墨烯板製造太陽帆,歐空局的目標是製造出能夠推進無人星際任務的太陽帆。
自從20世紀初Konstantin Tsiolkovsky首次提出太陽帆作為航天器的一種推進方式以來,太陽帆就一直被認為是一種可供推進的方式。通過使用太陽光或激光對準巨大的的帆,光子撞擊帆的壓力可以產生推力,像帆船一樣推動飛船前進。這樣一個系統的加速度很小,但很穩定。更重要的是,它將需要零推進劑,所以探測器將非常輕。但是,帆本身會增加相當大的質量,降低了系統的效率。
到目前為止,太陽帆已經被用來幫助一些衛星進行姿態控制,也有兩次示範飛行任務,但後者使用的是聚酰亞胺和聚酰亞胺製成的聚合物帆。雖然這些材料可以形成極薄的片材,但與原子厚度的石墨烯相比,這些高分子材料讓粗麻布看起來就像最好的絲綢。
為了看看石墨烯作為風帆材料是否有希望,研究人員拿了一塊3毫米寬的石墨烯片,把它丟進100米高(330英尺)的真空塔內。當它自由落體時,這塊小帆被一連串1瓦的激光器擊中,使它的加速度高達1m/s²。這只是一個引力的一小部分,但歐空局表示,在太空中,這種加速度最終會形成巨大的速度。
作為歐空局商業孵化器計劃的一部分,SCALE納米技術初創公司目前正在尋找商業合作夥伴,以擴大該系統的規模,並在軌道上進行測試。
石墨烯船帆團隊負責人、SCALE Nanotech的負責人Santiago Cartamil-Bueno:“製作石墨烯相對簡單,可以很容易擴展到千米寬的帆,儘管部署巨型帆將是一個嚴峻的挑戰。”