日本太阳帆（IKAROS）验证光子加速推进技术

　　日本宇航探索局（JAXA）7月10日证实，实验航天器“伊卡洛斯”（IKAROS）在成功展开太阳帆后已开始加速，由此证明新的节能燃料推进技术并不是不切实际。

　　 5月21日，“伊卡洛斯”发射升空，它利用太阳辐射获取推进动力，1个月前太阳帆展开。  JAXA网站消息称，“伊卡洛斯”是通过光压进行加速的，太阳帆已成功展开。由此证实，“伊卡洛斯”在星际飞行中通过光子产生了最大加速度。

　　 航天器目前定位在距地球约1770万千米的轨道位置，并准备飞往金星。预计还有3年的航程，可到达太阳的另一面。

　　 该项目的长远期目标是建造一个结合光子加速和离子推进的“燃料有效型”的混合发动机。JAXA计划在2010年代末期执行光子加速航天器的第二次任务。该航天器将配有一个直径50米的中型太阳帆和综合离子推进发动机。其目标将是飞往木星和特洛伊群行星。
　　
　　 美国和欧洲国家目前也在研究自己的太阳帆项目

太阳帆,利用太阳光的光压进行宇宙航行的一种航天器。由于这种推力很小，所以不能为航天器从地面起飞，但在没有空气阻力存在的太空，这种小小的推力仍然能为有足够帆面面积的太阳帆提供 10e－5～ 10e－3g左右的加速度。如先用火箭把太阳帆送入低轨道，则凭借太阳光压的加速，它可以从低轨道升到高轨道，甚至加速到第二、第三宇宙速度，太阳帆理论上最高速度是光速的2%，也就是6000km/s。飞离地球，飞离太阳系。如果帆面直径为300米，可把0．5吨质量的航天器在200多天内送到火星；如果直径大到2000米，可使5吨质量的航天器飞出太阳系。著名天文学家开普勒在400年前就曾设想不要携带任何能源，仅仅依靠太阳光能就可使宇宙帆船驰骋太空。但太阳帆飞船这一概念到20世纪20年代才明晰起来。 　　1924年，俄国航天事业的先驱康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基和其同事弗里德里希·灿德尔明确提出“用照到很薄的巨大反射镜上的阳光所产生的推力获得宇宙速度”。正是灿德尔首先提出了太阳帆———一种包在硬质塑料上的超薄金属帆的设想，成为今天建造太阳帆的基础。 　　人们知道，光是由没有静态质量但有动量的光子构成的，当光子撞击到光滑的平面上时，可以像从墙上反弹回来的乒乓球一样改变运动方向，并给撞击物体以相应的作用力。单个光子所产生的推力极其微小，在地球到太阳的距离上，光在一平方米帆面上产生的推力只有0．9达因，还不到一只蚂蚁的重量。因此，为了最大限度地从阳光中获得加速度，太阳帆必须建得很大很轻，而且表面要十分光滑平整。“宇宙”1号的太阳帆面积为530．93平方米，与光压获得的推力仅为255克。 　　如果太阳帆的直径增至300米，其面积则为70686平方米，由光压获得的推力为0．034吨。根据理论计算，这一推理可使重约0．5吨的航天器在二百多天内飞抵火星。若太阳帆的直径增至2000米，它获得的1．5吨的推力就能把重约5吨的航天器送到太阳系以外。 　　由于来自太阳的光线提供了无穷尽的能源，携有大型太阳帆的航天器最终可以以每小时24万公里的速度前进。这个速度要比当今以火箭推进的最快航天器快4—6倍。即比第二宇宙速度快6倍，比第三宇宙速度快4倍。 　　理解这一点并不难。因为在太空中运行的航天器处于失重状态，又无空气阻力，只要加少许力的作用，就会改变运动方向和速度。比如，发射静止轨道卫星时卫星先进入大椭圆地球转移轨道，待其运行到赤道上空3．6万公里的最大高度时，遥控指令启动星上远地点发动机工作，后者产生的推力仅为几十千克，却能使几吨重的卫星移入静止轨道并到达预定位置。原因就是这后加的推力使卫星产生新的速度，与原来的运动速度合成之后形成的最终速度为每秒3．075公里。太阳帆接受光压的作用，它不仅可在需要时改变航天器的运行轨道，而且能不断加速飞行。 　　人类很早就学会了制造帆，利用自然界的风这种免费而无限的动力来弥补划桨力量的不足。对于正在探索宇宙的人类来说，现代飞船有限的化学燃料能提供的动力同样不是很有效。太空中虽然有太阳风（从太阳外层大气不断发射出的稳定的离子流）这种可以同地球上的风相比拟的动力，但令科学家们感兴趣的是推动力比太阳风大1000多倍的太阳光。 　　我们之所以在炎炎的夏日下也感觉不到任何阳光的压力，是因为它实在微小，一平方公里面积上的阳光压力总共才9牛顿。但太空中运行的航天器处于失重状态，又无空气阻力，所以轻微的推力(太阳光的压力)就可以让它加速，“宇宙一号”靠的就是它的光帆——非常轻而薄的聚酯薄膜，它们坚硬异常，表面上涂满了反射物质，使得它的反光性极佳，当太阳光照射到帆板上后，帆板将反射出光子，而光子也会对光帆产生反作用力，推动飞船前行。因此，光帆的直径越大，获得的推力也越大，速度也将越快，改变帆板与太阳的倾角可以对速度进行调整。 　　而且，阳光的好处是不会枯竭，同火箭和航天飞机迅速消耗完的燃料相比，太阳光是无限的动力之源，只要有阳光存在的地方，它会始终推动飞船前进，光帆将以每秒约1毫米的速度加速移动。如果把它当作真正的宇宙飞行器使用，那么它在展开光帆1天后，按理论计算，它的时速将增加到160公里，100天后飞船的时速将达到16000公里，如果它能持续飞行3年，速度会被提升到每小时16万公里，这是人类任何飞行器都没有达到过的速度，相当于人类的宇宙探测先驱“旅行者”号探测器飞行速度的3倍。如果用它来探测冥王星的话，可以在不到5年的时间里达到，而最快的传统飞船至少需要9年,美国宇航局使用普通飞船探测冥王星的“地平线计划”预期需要的时间却是十多年。

话说加速的时候好说......减速的时候咋办呢？高速掠过固然可以获得一定的信息，但是肯定没有停下来花时间专门收集的好啊......
基本上太阳系内用这玩意似乎不太好，星际间旅行用倒是挺有价值的。

太阳帆出了太阳系就不好用了,太阳帆比较适合在柯伊伯带活动的星际探测器,最好是与离子推进器混合使用.

2012之前能造出来不？

“伊卡洛斯”号成功利用太阳光实现变速



   日本宇宙航空研究开发机构日前宣布，世界首艘依靠太阳光能驱动的太空帆船“伊卡洛斯”号已成功利用太阳光的压力，实现了机体减速。

    据介绍，光的粒子落到“伊卡洛斯”号的帆上会被反射回来，“伊卡洛斯”号利用的就是反作用的压力。据估计，接收太阳光能后，帆将受到约０．２克的压力。虽然这仅相当于１日元硬币五分之一的重量，但在没有重力和空气阻力的宇宙空间，这种压力将被无损耗地积累起来，形成的动力可供加速、减速和轨道控制。

    宇宙航空研究开发机构透露，“伊卡洛斯”号目前正朝向太阳飞行，太阳光的压力就是机体减速的动力。在扬帆后约一个月里，“伊卡洛斯”号就依靠太阳光的压力将时速减少了３６公里。“伊卡洛斯”号今后将依靠帆自主调节太阳光的反射，反复进行方向转换实验。

    “伊卡洛斯”号５月２１日晨与日本金星探测器“拂晓”号一同升空。它的帆约为１４米见方，由聚酰亚胺树脂制作，帆厚约７．５微米，相当于头发丝直径的十分之一左右。在火箭发射的时候，帆折叠起来，收藏在直径约１．６米、高０.８米的圆筒形机体外侧。

    “伊卡洛斯”号在飞往金星的约半年里，将反复进行实验。如能按计划顺利抵达金星，“伊卡洛斯”号将完成验证实验，并飞过金星，继续飞向太阳附近。这种利用太阳光能提供动力的技术将来还可能应用于木星探测器。