比尔·奈的太阳帆遇到了一些障碍,但几乎已经准备好飞行

比尔·奈的太阳帆遇到了一些障碍,但几乎已经准备好飞行

卡尔·萨根梦想着利用太阳发出的光子波推动太阳帆航行宇宙。这些太阳帆也许有一天会把人类带到其他星球,甚至其他恒星系统。行星学会由首席执行官比尔·奈“科学人”领导,旨在将这个梦想变成现实。

去年,该协会的太阳帆航天器 LightSail 证明其可以在太空真空中展开一组银色聚酯薄膜帆。明年,LightSail 2 将向世界证明这些帆可以利用太阳能来推动航天器。

这颗鞋盒大小的卫星计划于 2017 年随 SpaceX 备受期待的猎鹰重型火箭首次发射升空,并将在地球轨道上进行首次受控太阳帆飞行。但在这之前,该飞船必须在 5 月份接受严格测试,以证明其已做好飞行准备。

LightSail 2 将 344 平方英尺的 Mylar 帆装入鞋盒大小的卫星中。行星学会

第一颗 LightSail 成功在太空中展开了帆,但遇到了一些问题。这颗微型卫星克服了软件故障、信号丢失甚至电池问题等一系列问题,才发回了最终的自拍照。它的继任者已经开始有所好转。

在最近的飞行模拟中,LightSail 2 证明它可以成功部署天线和太阳能电池板、与地面站通信以及展开 344 平方英尺的太阳帆,且只出现了一些小故障。

加油,加油

此次测试在加州州立理工大学进行,该大学位于洛杉矶以北约三小时车程处,坐落在加州中部海岸的中心地带。加州理工大学的航空工程师开发了 LightSail 2 的大部分飞行技术。

当我早上 9 点左右抵达加州理工大学时,工程大楼外已经排起了一小群学生的队伍,他们希望能够一睹比尔·奈和这颗微型卫星的风采。光帆项目经理戴夫·斯宾塞向记者简要介绍了这次测试的所有内容。

在一间洁净室里,比尔·奈帮助工程师准备 LightSail 2 进行测试。艾米·汤普森

“基本上,今天就是将整个任务压缩到一天内完成,”他说。“这是我们在开发过程中进行的最复杂的测试。”

斯宾塞说,测试的第一部分将在一间小型洁净室中进行。在这里,卫星将像刚被部署到太空一样运行,在部署一组太阳能电池板和通信天线之前,先证明它可以通电。午休和充电后,卫星将开始真正的表演:部署那些闪亮的太阳帆。

上午的关键任务步骤按计划进行,卫星显示它已准备好迎接主要任务。高架舱内和玻璃外都挤满了人,只为一睹太阳帆的运转。

光帆 2 号像走红地毯一样滚过一个小庭院。进入高架舱后,工程师们将其固定在一个大型低摩擦展开台的中央。在这里,光帆将展开四根 13 英尺长的吊杆,将 344 平方英尺的银色聚酯薄膜材料拉成一个绷紧的正方形。

工程师们操作着他们的电脑,焦急地等待着即将涌入的数据,比尔·奈在人群中鼓劲,然后说出了我们都在等待听到的话:“我们准备部署帆船。”

在发射式倒计时之后,人群欢呼“加油,加油”,卫星发动机轰鸣启动,帆面释放。从开始到结束,部署大约需要三分钟。每个帆上都有五个凹槽和行星协会标志(用白色环氧墨水制成),因此当这些凹槽可见时,表示帆已完全展开。团队选择将指示器设为白色,以便工程师可以通过机载摄像头轻松发现它们。

LightSail 2 立即响应命令,部署效果看似完美。然而,团队很快意识到吊杆延伸部分距离目标还有几厘米,而部署发动机仍在运转。随后,卫星未能响应关闭发动机的命令,因此团队不得不手动关闭发动机。

风帆和太阳能电池板已展开 行星协会

测试结束后,我们与行星学会的常驻光帆专家比尔·奈和杰森·戴维斯进行了交谈,以了解出了什么问题。

戴维斯解释道,吊杆没有达到目标高度就停了下来。“原来是发动机无法继续推动,因为吊杆弯曲和展开台摩擦力对吊杆产生了太大的张力,”他说。通信天线的干扰是导致发动机无法关闭的原因。

戴维斯表示,在太空中,弯曲或摩擦不会成为问题,但如果发动机继续运转,航天器可能会损坏自身。“工程师们正在添加一个计时器,无论吊杆是否展开,它都会在几分钟后自动关闭发动机,”戴维斯解释说。“我们可以在以后逐步将吊杆拉出。”

“像这样的测试之后总会有一些需要调整的地方,还有很多细节需要解决,”奈补充道。“总的来说,这次测试按计划进行,比去年顺利得多。”

LightSail 2 的帆几乎完全展开。行星协会

奈伊随后解释了他看到卫星传输数据时的兴奋之情。“我曾是一名童子军,”他解释道。“所以,对我来说,LightSail 最令人兴奋的事情之一就是它能传输摩尔斯电码。”每隔几秒钟,卫星就会发送一个信标信号,其中包含有关航天器健康状况的数据。这些数据包中包含一条特殊信息。航天器将与任何收听兆赫频率 437.325 的人通话,因为它每 45 秒以摩尔斯电码传输一次“LS2”(代表 LightSail 2)。

不断进步

LightSail 的下一站将是犹他州立大学空间动力学实验室,用于测试姿态控制系统。然后,该飞行器将与 Prox-1(另一颗小型卫星)集成,然后移至发射场进行飞行器集成。

发射后,光帆 2 号将在约一个月内逐渐升高其远点(轨道最高点),以证明阳光对其轨道产生了可测量的影响。为此,卫星将展开帆,然后像航行在海上的帆船一样前后移动。

美国宇航局对行星学会正在生成的数据非常感兴趣。2018 年,美国宇航局将启动 NEA Scout 任务,该任务将使用太阳帆飞往附近的小行星。人类短期内不会乘坐太阳帆飞行,但每次任务都会让利用阳光航行的梦想更接近现实。

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