太空帆船

航天器

日本宇宙航空研究开发机构（以下简称JAXA）27日表示，日本5月发射一艘“太空帆船”，可利用风筝形太阳帆反弹太阳粒子向前推进。“太空帆船”名为“伊卡洛斯”（Ikaros，太阳辐射推进型行星际风筝飞船的英文缩写），5月18日搭乘火箭在日本南部的种子岛航天中心发射升空。

简介

日本太空帆船概念图

JAXA太空系统专家津田雄一表示：“‘伊卡洛斯’是一艘‘太空帆船’，可将太阳帆反弹的太阳光粒子的压力作为其推动力。”太阳帆柔软富有弹性，厚度还不及人的一根头发，上面装有用于发电的薄膜太阳能电池。电量和压力双管齐下让“伊卡洛斯”拥有混合动力。津田雄一说：“太阳帆这项技术让无燃料太空旅行成为一种可能，只要有阳光存在便可获得前进动力。太阳能电池产生的电量允许我们进入太阳系内更远的区域同时提高效率。”

津田雄一指出，“伊卡洛斯”研制成本为15亿日元(1600万美元)，将成为第一艘使用太阳帆技术的深空探测飞船。过去进行的试验只在地球周围轨道展开太阳帆。JAXA计划利用改变银色太阳帆反弹太阳光粒子的角度控制“伊卡洛斯”的飞行路线。在太空释放后，“伊卡洛斯”将呈短圆柱形，而后展开边长14米的太阳帆。

伊卡洛斯

“伊卡洛斯”这个名字让人联想到希腊传说中的人物伊卡罗斯。伊卡罗斯是代达罗斯的儿子，在用父亲制造的人工翅膀逃离克里特时，由于距离太阳太近导致粘翅膀用的蜡溶化，最后掉进爱琴海。津田雄一说：“‘伊卡洛斯’并不会飞向太阳。”

“伊卡洛斯”搭乘的火箭将同样用于发射日本的第一颗金星卫星“拂晓”号(Akatsuki)，也被称之为“行星-C”。“拂晓”号将与欧洲航天局2010年初发射的“金星快车”卫星密切合作。未来几年，JAXA可能还会实施其他一些大胆的太空项目。

太空政策战略总部的一名官员27日表示，一支专家小组建议日本政府在未来5年向月球派遣一个有轮机器人，并在2020年之前建造世界上第一个月球基地。在这项计划中，机器人将负责架设一个观测设备，用于收集地质样本并将相关数据传回地球。此外，机器人还将安装太阳能电池板用于发电。

专家小组最初曾考虑派遣一个两足类人机器人，但最终还是认定有轮机器人更为实用。这位官员说：“两足机器人在崎岖不平的表面行进仍面临难度，即使在地球上也是如此。”这支专家组同样提出在大约2020年之前建造世界上第一个月球站的设想，先进有轮机器人将驻扎在月球站。据专家组估计，这项无人任务在未来10年所需的资金将达到2000亿日元(20亿美元)。

专家组共有20名成员，其中包括来自JAXA的专家以及商界和学术界人士，负责向交通大臣前原诚司提出建议。他们计划在6月晚些时候向这位负责太空探索的大臣递交一份报告，报告将送交首相鸠山由纪夫领导的太空政策战略总部进行讨论。

金星探测器

5月21日晨与日本金星探测器“晓”号一同升空的，还有一个被称为小型太阳能电力帆实证机的卫星，它也要飞往金星。在飞往金星的半年航程中，它可以不使用燃料，因为它仅靠沐浴阳光便可获得无尽的动力。

这就是日本的“伊卡洛斯”号，它是世界上第一只太空帆船。升空后，其内部的太阳能电池薄膜将像帆船的帆一样展开，使太空帆船以太阳粒子撞击帆面后产生的作用力为动力，尝试在太空飞行。

“伊卡洛斯”号的帆约为14米见方，由聚酰亚胺树脂制作，这种材料在手机基板中也得到应用。

科研人员介绍说，光的粒子照射到帆上以后，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，但是在没有重力和空气阻力的宇宙空间，这种力度将在没有任何损耗的情况下被积累起来，形成的动力可供加速和轨道控制。根据计算，在半年时间内，“伊卡洛斯”号能够加速到每秒100米。

“伊卡洛斯”号的帆厚约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，帆将会折叠起来，收藏在直径约1.6米的圆筒形机体外侧。

进入太空后这么薄的帆能否顺利展开是成功的关键。由于帆非常轻且没有支柱，因此将通过旋转机体，释放出安装在四角的坠子，利用离心力，使帆展开成正方形。研究人员曾利用折纸探索了折叠的方法，还利用气球悬挂样品，研究了在空气阻力很小的约37公里的高空展开帆的方法。

如果能够顺利地于约半年后抵达金星，“伊卡洛斯”号将完成验证实验，随后它将飞过金星，继续飞向太阳附近。

研制背景

虽然太空帆船构想100年前早已有之，但是由于难以开发出帆的材料和在太空中展开帆的技术，有关构想一直未能成为现实。美国2001年和2005年曾发射过试验机，但都由于发射失败或技术难题而未取得成功。

“伊卡洛斯”号的名称来自希腊神话，神话中的“伊卡洛斯”由于过于靠近太阳，导致身上粘结羽毛的蜡融化而坠落。但是项目研究小组负责人森治表示：“如果‘伊卡洛斯’号飞得过于靠近太阳而坠落，就是最理想的结果。”

总结

研究人员将来还准备实施太阳帆船前往木星的航行。计划在约35米见方的太阳帆上安装利用电力运转的离子发动机，同时利用帆上的太阳能电池发电提供部分电力。

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