
太阳帆的发展历程
著名天文学家开普勒早在400年前就曾设想过不携带任何能源,仅依靠太阳光的能量使飞船驰骋太空的可能性。他曾指出,彗星烟雾状的尾部就是在太阳光影响下“不断飘动的”。开普勒还计算出太阳光可为宇宙飞船提供的具体推力。但直到1924年,俄国航天事业的先驱齐奥尔科夫斯基和其同事灿德尔才明确提出“用照射到很薄的巨大反射镜上的太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——这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。
弗里德曼毕生致力于推动光帆航宇的发展,在上个世纪1976年他就职于美国宇航局喷气推进实验室的时候,他就提出利用一个64万平方米的巨帆航向哈雷彗星进行探测的思路,美国宇航局认为太过冒险而没有采纳。他后来离开美国宇航局后,和他人一起组建了美国“行星协会”,在致力于推动国际太空合作的同时,让他认识了许多俄罗斯宇航科学家和工程师,弗里德曼最终从他们中找到了志同道合的伙伴,共同建造并发射人类的第一个光帆。
合作中的投资方是美国的“行星协会”,金额为400万美元,负责建造的是位于莫斯科的一家前苏联的航空航天公司,这家公司在发射折叠飞行器并在太空张开方面有经验。该项计划在实施的过程中也遇到了重重困难。2001年4月,它在地面试验过程中,由于线路短路造成该飞船的一些元器件和电缆受到损害,亚轨道飞行的时间一推再推。
2001年7月20日,人类的第一个太阳帆“宇宙一号”从一艘俄罗斯的核潜艇上发射升空,但飞船由于没能与第三级运载火箭分离而坠毁。在第一个“宇宙一号”失败后,弗里德曼没有放弃,决定重新建造新的光帆,名字仍然采用“宇宙一号”,工程师们花费了3年时间专门对太阳帆飞船进行改装和完善,2004年夏季还进行了附加试验,并决定不再重复短暂的亚轨道飞行,直接进行轨道实验,而这就是俄罗斯核潜艇从巴伦支海发射的浴火重生的“凤凰”。
2004年的8月,日本人研制的太阳帆升空并进行了170公里高的短暂亚轨道实验,打开了两个长约10米的树脂薄膜帆板,检验了光帆展开的可行性,之后火箭和光帆坠入大海。美国航宇局2004年的8月也在进行太阳帆飞船的研究,并为选择太阳帆的制造材料进行了大量测试工作,还探讨了如何发射以及太阳帆在太空怎样展开等问题。
2005年6月22日凌晨4时46分,俄罗斯用“波浪”火箭发射了以太阳光为动力的“宇宙一号”(Cosmos-1)飞船,进行太阳帆的首次受控飞行尝试。最新飞行数据显示,飞船在起飞83秒后遭到失败,主持这一项目的美国行星学会说,在发射约20分钟后,飞船与地面失去了联系。
2013年10月,美国宇航局的一个项目计划向太空发射世界上最大的太阳帆。Sunjammer太阳帆任务在9月30的一项测试中成功展开了部分太阳帆,因此这个巨大的Sunjammer太阳帆成功通过了这项的设计测试,测试要求四分之一的太阳帆完全打开。太空飞船准备于2015年1月的发射。
2015年5月,由行星协会设计,用来在地球轨道测试太阳光帆技术的小型航天器由阿特拉斯V型火箭成功发射。到达轨道后,航天器将展开庞大的太阳帆,并测试太阳推动的效果。