美國國家航空暨太空總署（NASA）正準備在本月稍後發射先進的太陽帆太空船。先進複合太陽帆系統採用輕質聚合物複合材料製成的新型吊桿，計劃於4月24日昇空。

太陽能風帆是一種基於其基本原理而幾乎迷人的技術。我們常用比喻或類比的方式來談論這個或那個概念，但太陽能帆船不需要這樣。這是因為它們與地球上的帆船並不相似。它們的運作原理完全相同。

不同之處顯而易見。帆船在水上行駛，由風推動。太陽帆在真空中航行，由太陽風推動。除此之外，它們還有驚人的相似性。與帆船一樣，太陽帆也可以在太陽風的推動下航行、轉向、搖擺，以及幾乎所有其他的機動操作。

一個最大的區別是，太陽帆沒有太多的加速度，因為太陽風在小範圍內的壓力大約相當於一張紙條的重量。但是，太陽帆不需要燃料，可以無限加速。最棘手的問題是如何製造足夠輕的太空船和足夠大的太陽帆，使其切實可行。

帆本身並不是什麼難事。自20 世紀60 年代以來，塑膠薄膜已經證明自己能夠勝任這項工作。真正的問題在於用來固定風帆的吊桿。

“吊桿往往要么是沉重的金屬吊桿，要么是設計笨重的輕型複合材料吊桿，這兩種吊桿對於今天的小型航天器來說都不太適用。太陽帆需要非常大、穩定、輕質且能緊湊折疊的吊桿，”蘭利研究中心先進複合材料太陽帆系統任務首席研究員基茨-威爾基（Keats Wilkie）說。 “這種風帆的吊桿是管狀的，可以像捲尺一樣被壓扁捲成一個小包，同時具有復合材料的所有優點，比如在溫度變化時彎曲和撓曲較少”。

新型柔性聚合物和碳複合材料吊桿與NanoAvionics 公司製造的十二單元（12U）立方體衛星相連。任務從紐西蘭馬希亞的火箭實驗室電子火箭上發射升空後，太空船將進入高度約600英里（約1000千米）的太陽同步軌道，風帆將在約25分鐘內展開，覆蓋面積為860平方英尺（80平方公尺），吊桿從手掌大小展開到23英尺（7公尺）長。一旦展開，風帆將根據太陽風的角度調整飛行器的軌道。

如果演示任務順利完成，它將引領更雄心勃勃的設計，包括面積達21500 平方英尺（2,000 平方米）或相當於半個足球場大小的風帆。

“這項技術激發了人們的想像力，重新構想了帆船航行的整體理念，並將其應用於太空旅行，”美國國家航空航天局艾姆斯分局太陽帆任務項目經理魯迪-阿奎利納（Rudy Aquilina）說。 “展示太陽帆和輕質複合吊桿的能力是利用這項技術啟發未來任務的下一步”。

編譯自: ScitechDaily