陈丽华前夫离婚原因:科学家想摇动地球大船

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科学家设想用超级太阳帆改变地球未来轨道
http://www.sina.com.cn 2008年10月22日 11:14 新浪科技

  新浪科技讯 北京时间10月22日消息,据英国《新科学家》杂志报道,在大约50亿年左右,太阳将开始慢慢转变成一颗膨胀的红巨星。它的外层气体将会不断膨胀,从现在开始算起的70亿年后,它的体积和亮度达到最大值,届时,太阳将会吞没整个地球。我们地球人如何避免被太阳烤焦的命运?

  和地球一起移民

  但是在这之前的11亿年内,太阳的亮度将增加11%,陆地温度平均上升到大约50摄氏度(120华氏度)。海洋受热升温,海洋水会像放在阳光充足的厨房灶台上的一锅水,在没有沸腾的情况下慢慢被蒸发掉。植物和动物将很难适应这种温室环境,不过一些被称作古生菌的单细胞有机体将会幸存下来。

  但是稍后不久,一旦水蒸汽进入大气层,太阳发出的紫外线将导致水分子分裂,构成生命细胞所需的氢将会慢慢泄漏到太空中。如果我们的后代或者我们之后的其他智能生命形式想幸存下来,他们必须移居到其他地方。但是他们要移民到哪里呢?而且怎样才能移居到那里呢?

  一种可能的方法将是利用火箭移居到其他行星上。然而要运走67亿人,大约相当于要发射10亿架航天飞机。即使我们能在一天内发射1000架航天飞机,也需要2700年才能将所有地球上的人送走。人们到达新驻地后,生活方面又会遇到麻烦。移居到其他行星需要将这些行星地球化,才能为地球移民提供生活所需的食品、水和氧气。既然如此,我们为什么不能和地球一起移民呢?

  发射火箭不是办法

  基本物理学告诉我们,我们实际上是可以移动行星的。将一枚火箭发射到太空时,它产生的反冲力会把地球推向相反方向,尽管推动的距离微乎其微,这就像开枪后枪要后挫一样。

  科幻作家和训练有素的物理学家斯坦利·施密特在他的小说《罪恶之父》中就采用了这个事实。这部小说描写了外星人在地球南极安装了巨大的火箭引擎,用来推动地球。然而现实生活中的地球非常庞大,一枚火箭几乎对它的运动没有任何影响。向正确方向发射10亿枚10吨的火箭,仅有可能将地球每秒的速度改变20纳米。与地球现在每秒30公里的速度相比,这么短的距离没有任何意义。

  一些天文学家已经开始着手解决移动行星的问题,不过这并不是为了处理人类时段内发生的紧急事件。圣克鲁兹加州大学的格雷格·劳林表示,实际上他们正在设计试验,通过这项试验理解行星系动力学。

  将地球迁往他处

  劳林和他的同事丹·柯里肯斯基,以及密歇根大学的天文学家佛瑞德·亚当为了了解行星系统如何重新自行排列,他们开始着手解决如何推动地球,以便不让不断升温的太阳把它“蒸熟”的问题。

  为了达到预期的目的,他们三人选择地球的最终目的地作为一个轨道,这条轨道与太阳的距离是地球现在的轨道与太阳之间的距离的1.5倍,相当于现在的火星轨道。在63亿年内,当太阳进入红巨星阶段,它的亮度将是现在的2.2倍,那时距离太阳那么远的行星获得的阳光大约跟地球现在获得的阳光一样。将地球移到是它现在与太阳的距离的1.5倍的轨道上,大约需要将地球的轨道能量增加30%。他们表示,通过改变遥远太阳系的冰体的轨道,让它们从地球附近经过,将它们的一些轨道能量转移给地球,可以实现推动地球的目的。

  位于海王星外的冰体环内的天体被称作柯伊伯带(Kuiper Belt),更远处一个由彗星构成的球状云团叫做奥尔特云(Oort cloud)。因为它们远离太阳,这些天体具有相对较低的轨道能量,因此可以利用专门用于偏转靠近地球的小行星的方法推动它们。这些方法从轻微的引力拖拽,到利用大型推进器猛推,可谓五花八门,应有尽有。

  轻微的引力拖拽方法是,让飞船飞到那颗天体附近,利用引力使它偏离原来的运行轨道。利用大型推进器猛推的方法是,通过钻孔,让一部分冰体喷出来,把它向相反方向推。利用发射到那里的仪器让星体里的冰喷出并蒸发掉,也可以改变它们的运行轨道。但是,现在没有人考虑派遣未来的布鲁斯·威利斯在电影中利用一座由火箭运载的核武器做这项工作。劳林说:“在做这项工作时,你必须进行非常精密的控制,核武器根本做不到这一点。”

  要冒生物绝种的风险

  大约有100万颗冰体从地球附近经过,就会成功将地球推到新轨道上。如果我们给它们划分时间段,两次冰体经过地球的间隔大约是1000到6000年,这个速度主要由我们是否希望在太阳开始蒸干海洋或者太阳进入红巨星阶段前到达火星轨道而定。

  幸运地是,如果这些天体在木星和地球周围运行,它们可以再度被利用,让它们将木星的能量转移到地球。这是一个十分艰巨的大工程,随着太阳不断变暖,人类必须有足够的耐心不断将地球向外移动。

  这种方法也存在很大风险,因为那些天体必须从距离地球表面仅10000公里的地方经过。这些天体可能比杀死恐龙的那颗小行星更大,因此一个小小的“偏差”就有可能会酿成大错。劳林和他的同事们对待这个问题非常严肃,他们在论文结束时警告说:“直径是100公里的天体以宇宙速度与地球相撞,将使大部分生物圈绝种,至少细菌级别的生物都会灭绝。这并不是夸大其词。”

  太阳帆将地球拖开

  斯特拉思克莱德大学的机械工程师科林·麦肯奈斯表示,利用一个巨大的太阳帆可避免上述危险。太阳帆是一些非常薄,像镜子一样的薄膜,阳光照射在薄膜上面产生的低电压对这些太阳帆产生推动作用。

  麦肯奈斯的想法是,让一个太阳帆在地球附近的某一点自由漂浮,这个地点的太阳辐射压基本平衡了地球的重力。他的分析显示,太阳帆反射的阳光将推动地球与太阳帆一起向外移动,从物理学角度来讲,这增加了地球的轨道能量,并促使太阳系中心的物质更加快速地远离太阳。

  麦肯奈斯下结论说,向外移动地球,以确保它获得与现在一样多的热量,需要一个直径是地球的19.2倍的唱片形状的太阳帆。它的绳索必须与太阳呈35度角,大约位于是月球和地球之间的距离的5倍的地方。他设想通过提炼一个直径是9公里、铁丰富的小行星内的原材料,制造太阳帆。从小行星获得的镍和铁,将被制成生产太阳帆所需的8微米厚的薄膜。

  需要进行精确控制

  太阳帆非常复杂,而且非常大,只有通过灵活控制,才能让它保持适当形状,在面对月球引力时,灵活控制尤其重要。但是麦肯奈斯表示,利用这种方法移动的物体重量,比让柯伊伯带内的天体从地球附近飞过需要移动的质量少10000倍。

  科幻小说作家和美国宇航局科学家杰弗里·兰迪斯表示,现在这个概念还没付诸实践。“从物理学角度来看它似乎很有道理,但是当前还没有技术能制造出直径是地球直径的20倍的太阳帆。此刻这个想法还只停留在科幻阶段。”麦肯奈斯承认,他并没有把这个想法当回事儿。

  然而,尽管这些假设存在实际困难,但是劳林的电脑模拟指出了改变行星轨道存在的一个真正的危险。行星轨道是在临近天体的引力作用下形成的,因此移动地球可能会改变其他行星的轨道,造成不可预知的潜在危险。劳林表示,如果移动地球的行为打破了水星的稳定,整个内部太阳系将陷入一片混乱,“这种情况非常难控制,甚至无法控制。”这可能是支持让行星自生自灭的观点的最好的论据。(孝文)

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英文原文:

Moving the Earth: a planetary survival guide, part 2

22:11 20 October 2008
NewScientist.com news service 《新科学家》
Jeff Hecht


Once an object was nudged out of the Kuiper belt, its orbit could be fine-tuned in the inner solar system using jets of ice vaporised from its surface (Illustration: NASA/JPL-Caltech)


The impact of a space rock more than 100 km across would kill most – if not all – life on Earth (Illustration: Don Davis/NASA)


A solar sail about 19 times as wide as the Earth would be needed to move the planet out of harm's way when the Sun becomes a red giant (Illustration: NASA/MSFC)


A 20-metre solar sail system is fully deployed during testing at a NASA centre (Image: NASA) Read part 1 of this story

The objects lie in a ring of icy bodies beyond Neptune called the Kuiper belt and in an even more distant shell of comets called the Oort cloud. Because they are far from the Sun, the objects have relatively low orbital energy, so they could be nudged using methods being developed to deflect asteroids away from the Earth.

These range from the gentle pull of gravity tugs – spacecraft that fly near the object and gravitationally pull them off course – to the stronger push of mass drivers, which dig into and spew out pieces of the icy body, pushing it in the opposite direction.

Their orbits could then be fine-tuned in the inner solar system using jets of ices vaporised from their surfaces by equipment sent there. Nobody's thinking about deploying a future Bruce Willis with a rocket-load of nukes to do the job. "You need very fine-grained control, which a nuclear weapon certainly would not produce!" says Laughlin.

Sterilised biosphere

About a million such close passes would do the trick. If we spaced them evenly, that would mean about one close pass every 1000 to 6000 years, depending on whether we wanted to reach the orbit of Mars by the time the Sun started to vaporise the ocean, or when it hit its red-giant phase. Luckily, the objects could be re-used if they looped around both Jupiter and the Earth, taking energy from the giant planet and transferring it to Earth.

It would be a big job, and would take plenty of patience to move the Earth consistently outwards as the Sun grew warmer. It also carries a significant risk because the objects would have to pass just 10,000 kilometres above the Earth's surface.

The objects would be much more massive than the asteroid that killed the dinosaurs, so one little "oops" could be devastating. Laughlin and colleagues take that very seriously, concluding their paper with the warning: "The collision of a 100-km diameter object with the Earth at cosmic velocity would sterilise the biosphere most effectively, at least to the level of bacteria. This danger cannot be overemphasised."

Push from the Sun

That danger could be avoided by using a giant solar sail, says Colin McInnes, a mechanical engineer at the University of Strathclyde.

Solar sails are thin, mirror-like films that are propelled by the weak pressure of the sunlight that falls on them. McInnes's idea is to put a free-floating solar sail at a point near the Earth where the pressure of solar radiation essentially balances the Earth's gravitational pull.

His analysis shows that the reflection of sunlight from the sail will pull the Earth outwards along with the sail – in physical terms, increasing the Earth's orbital energy and accelerating the centre of mass of the system outwards, away from the Sun.

McInnes calculates that moving the Earth outwards to keep pace with the Sun's warming would require a disc-shaped sail 19.2 times the Earth's diameter. It would have to be tilted at an angle of 35° to the line towards the Sun, and stationed at about five times the Moon's distance from the Earth.

He envisions building it in space by refining the raw materials in a 9-km-wide metal-rich asteroid. Nickel and iron from the asteroid would be made into an 8-micron-thick film for the sail.

Thrown into chaos

The sail would be complex as well as large; it would need active control to maintain the sail's proper shape, particularly in the face of perturbations by the Moon's gravity. But McInnes says it would require moving 10,000 times less mass than slinging objects from the Kuiper belt past Earth.

Geoffrey Landis, a science fiction author and NASA scientist, says the concept is sound. "It looks like the physics is right, but of course there's no technology in existence or currently proposed to make a solar sail 20 times the diameter of the Earth ¡V at the moment, that's science fiction."

McInnes admits that even he doesn't take the idea too seriously: "It's a Friday afternoon problem."

But despite the practical difficulties of these scenarios, computer simulations by Laughlin also point out a real danger of playing with planetary orbits.

Planetary orbits are shaped by the gravitational pulls of their neighbours, so moving the Earth would change the orbits of the other inner planets in unpredictable and potentially dangerous ways.

If the move destabilised Mercury, the entire inner solar system might be thrown into a chaotic mode "that is vastly harder and possibly impossible to control", Laughlin says. That may be the best argument for leaving the planets alone unless we have no alternatives.


http://space.newscientist.com/article/dn14984
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2008/10/22 16:22

Re: 科学家设想用超级太阳帆改变地球未来轨道 #2 版主
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2003/6/7 19:24 来自 北京丰台(39*51’06.79”N,116*16’20.00”E) 帖子: 20747 等级: 81; EXP: 45
HP : 2413 / 2413
MP : 6915 / 48142 NASA试验太阳帆欲借助太阳风太空飞行
http://www.sina.com.cn 2009年08月15日 12:11 新浪科技


太阳帆能利用阳光进行太空探索


NASA工程师与其设计的纳米太阳帆

  新浪科技讯 北京时间8月15日消息,据美国宇航局太空网报道,长期以来人们一直希望能像早期的帆船利用风能一样,通过太阳帆利用阳光进行太空探索。现在美国行星协会希望重新修改美国宇航局的一个太阳帆设计,第三次尝试把首个太阳帆放飞到太空中。

  太阳帆并非试验得太少,但是由于受到最初推进方法的影响,以前利用太阳帆把交通工具送上太空的尝试从没取得成功。总部设在加利福尼亚州的行星协会曾尝试在2005年把“宇宙1”号太阳帆发射升空,但是由于俄罗斯的火箭出现故障,这次尝试并没成功。2008年美国宇航局利用美国太空探索技术(SpaceX))公司制造的“猎鹰1”号火箭第三次尝试把NanoSail-D太阳帆发射升空,但是由于火箭发射失败,这次尝试也不了了之。

  2004年日本试图利用一枚探空火箭发射太阳帆,但是最终该国并没进行受控飞行。行星协会的这次最新尝试既要参考早期飞船项目采用的技术,又要从早期项目的教训中学习经验。加利福尼亚州帕萨迪纳行星协会常务董事路易斯·弗里德曼(Louis Friedman)说:“我们根据‘宇宙1’号设计了更多传统飞船,但是现在那些技术已经得到了发展。事实上你能获得一个更高性能的太阳帆,该帆拥有的飞船的质量更低。”

  NanoSail-D可能为以后体型更小的飞船设计提供参考基准。美国宇航局本打算利用这个太阳帆探测太阳风压和地球大气阻力,但是由于它在受控太阳帆飞行过程中缺乏实际操作能力,因此这项计划最终以失败而告终。与之对比,“宇宙1”号拥有一个无线电系统、成像系统和一个可以控制飞船的微加速度计(Micro-Accelerometer)。

  美国宇航局拥有NanoSail-D的备份部件,这些东西都储存在地球上,行星协会的工作小组会在夏末作出决定,制定出重新修改这个设计,以便实现远大目标的最好办法。以后的所有设计可能都比造价大约是400万美元的“宇宙1”号花费少得多。弗里德曼说:“对我们来说,如果能把费用降低一半,将是一件天大的幸事。”然而他表示,减少费用的同时要保证性能不能下降,而且新设计的太阳帆的加速度至少会跟“宇宙1”号一样好,甚至会比它更快一些。

  未来太阳帆达到跟“宇宙1”号一样的速度,或者比它的速度更快是可能的,因为加速度跟面积除以质量得出的结果成比例,质量更小的飞船可以用来发射体积更小的太阳帆。行星协会的另一个迷你型太阳帆建议是由莫斯科太空研究所的俄罗斯宇航员提出的,他们也参加了“宇宙1”号项目。更小的太阳帆也为从俄罗斯“联盟”号的发射,到美国和其他地方的私人太空发射公司的一系列发射开辟了新的可能性。

  太阳帆可以像“正方体微型卫星”(CubeSat)任务一样,作为二次有效载荷(secondary payload)被发射升空,科学家通过这种任务,可以把很多科研仪器送入太空。行星协会官员表示,比较理想的做法是,与太阳帆一起发射另一艘飞船,让它看着太阳帆展开。除此以外,研究人员还能通过这种任务获得一些非常有价值的数据,例如这种像蛛网一样的轻薄结构在微重力环境下会有什么反应。

  确定太阳帆如何在太空运行,最终将导致在太空操作飞船就像在地球上驾驶船只一样令人安心,届时科学家甚至敢让它们迎着即将到来的太阳风航行。芬兰正在研发的太阳帆或许是这项最新设计的一大竞争对手。芬兰的太阳帆采用了跟电荷排斥(electrical charge repulsion)稍微有所不同的概念。电荷排斥利用带电太阳粒子。行星协会官员表示,他们打算在今年夏季对美国宇航局的NanoSail-D太阳帆备用件和俄罗斯的迷你型太阳帆概念进行的分析结束后,宣布这项可行性研究的结果。(孝文)

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英文原文:

First Solar Sail Might Soon Fly
首个太阳帆可能即将起航

By Jeremy Hsu
Special to SPACE.com
posted: 12 August 2009
08:43 am ET


An artist's concept of a sailing ship and a solar sail. Credit: NASA.


NASA engineers pose for a portrait with the first Nanosail-D, a solar sail prototype before it was lost during a 2008 rocket launch. A backup sail is being repurposed for a potential new mission by the Planetary Society. Credit: NASA.

Solar sails have long promised to harness sunlight for space exploration, just as early sailing ships harnessed the wind. Now the Planetary Society hopes to refit a NASA sail design and make a third U.S. attempt to fly the first solar sail in space.

Never before has a vehicle successfully flown in space using a solar sail as its primary means of propulsion. But it hasn't been for a lack of trying.

The California-based Planetary Society attempted to fly its Cosmos-1 solar sail in 2005, but it foundered because of a Russian rocket malfunction. Then NASA's NanoSail-D was lost in the third failed flight of SpaceX's Falcon 1 rocket in 2008.

Japan managed to deploy solar sail materials from a sounding rocket in 2004, but did not attempt to demonstrate controlled flight. The Planetary Society's new venture could combine technologies and lessons from both earlier spacecraft.

"In Cosmos-1 we had a more conventional spacecraft, but the technology has moved ahead now," said Louis Friedman, executive director of the Planetary Society in Pasadena, Calif. "You can actually get a higher performance sail with a lower mass spacecraft."

NASA's spare sail

NanoSail-D may provide the foundation design for that future, smaller spacecraft. The sail was meant to test both solar wind pressure and Earth's atmospheric drag, but lacked actual maneuvering capabilities for controlled solar sailing. By contrast, Cosmos-1 had a radio system, imaging system and a micro-accelerometer to enable control over the spacecraft.

NASA has backup NanoSail-D hardware in storage on Earth and a Planetary Society working group could make a decision by the end of summer on how best to integrate that design with its goals. Any future design may also come significantly cheaper than the roughly $4 million price tag on Cosmos-1.

"If we can reduce it by half, we'd be pretty happy," Friedman told SPACE.com. However, he added that the size reduction would not come with performance reduction, and expects acceleration "at least as good and maybe better" compared to Cosmos-1.

That equal or better speed boost becomes possible because acceleration is proportional to area divided by mass, and so a smaller spacecraft mass can make do with a smaller sail. Another mini-sail suggestion for the Planetary Society comes from Russian researchers at the Space Research Institute in Moscow, who also collaborated on Cosmos-1.

Small sails, big possibilities

A smaller-sized solar sail also opens up new launch possibilities, ranging from the Russian Soyuz rockets to private launch firms in the United States and elsewhere. The sail could likely hitch a ride as a secondary payload, similar to the smaller cubesat missions which have allowed scientists to launch numerous experiments into space.

Ideally, a companion spacecraft could also launch with the solar sail and watch while the sail unfurls, Planetary Society officials said. That would also provide researchers with valuable data on how the thin, gossamer-like sail structure behaves in microgravity.

Figuring out how solar sails operate in space could eventually lead to spacecraft which maneuver as confidently as sailing ships on Earth, and even allow for sailing or "tacking" into the face of the sun's oncoming solar wind.

The new endeavor may still face some friendly competition from a Finnish solar sail concept under development. That solar sail uses a slightly different concept of electrical charge repulsion, which takes advantage of charged solar particles.

Planetary Society officials have said they plan to announce the results of their feasibility study once this summer's analysis of NASA's spare NanoSail-D and Russia's mini-sail concept is complete.


http://www.space.com/businesstechnology/090812-tw-solar-sail-new-mission.html
美国太空网原文及网友评论

http://www.yachting.org.au/yasw.asp?nid=60204
2009/8/16 17:43

Re: 科学家设想用超级太阳帆改变地球未来轨道 #3 小行星
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2009/7/26 15:58 来自 北京 帖子: 333 等级: 17; EXP: 4
HP : 0 / 401
MP : 111 / 2410 呃呃呃
这帮科学家都是什么脑子啊
2009/8/16 19:31

Re: 科学家设想用超级太阳帆改变地球未来轨道 #4 彗星
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2004/12/30 11:33 来自 泡沫边界 帖子: 247 等级: 14; EXP: 69
HP : 0 / 342
MP : 82 / 6629 想的太远了吧,还早的很呢!等到以后就自然有很多种更多更好的方法了,瞎忙!
2009/8/16 21:29

Re: 科学家设想用超级太阳帆改变地球未来轨道 #5 版主
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2003/6/7 19:24 来自 北京丰台(39*51’06.79”N,116*16’20.00”E) 帖子: 20747 等级: 81; EXP: 45
HP : 2413 / 2413
MP : 6915 / 48142 NASA等将测试NanoSail-D太阳帆
2010-09-01 来源:国防科技信息网

  [据Space Travel网站近日报道] 2010年秋季,NASA研究人员将测试“纳米帆”-D(NanoSail-D)太阳帆。马歇尔航天飞行中心和艾姆斯研究中心的工程师们已经设计并建造了 NanoSail-D,测试NASA部署从超紧凑结构展开大质量、易碎航天器的能力。
  
  这项演示验证可用于部署未来的通信天线、传感器阵列或是薄膜太阳能电池。秋季,NanoSail-D将作为“快速、经济可承受、科学与技术卫星”(FASTSAT)的有效载荷,使用“米诺陶”-4发射,部署在距地644千米的高空。(中国航天工程咨询中心 许红英)


http://bbs.bjp.org.cn/html/modules/newbb/viewtopic.php?viewmode=thread&topic_id=20061&forum=2
美将首次发射太阳帆 理论速度可达光速2%
2010/9/3 16:51

Re: 科学家设想用超级太阳帆改变地球未来轨道 #6 版主
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2003/6/7 19:24 来自 北京丰台(39*51’06.79”N,116*16’20.00”E) 帖子: 20747 等级: 81; EXP: 45
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MP : 6915 / 48142 http://bbs.bjp.org.cn/html/modules/newbb/viewtopic.php?viewmode=thread&topic_id=32580&forum=2
NASA的FASTSAT卫星运抵阿拉斯加发射场

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美宇航局微型卫星太空释放小型太阳帆
http://www.sina.com.cn 2010年12月08日 10:19 新浪科技


  道格·休伊(Doug Huie)是亚拉巴马大学的研究技师,他正在一个特制的平面上对纳米帆-D进行测试。这个小卫星大小为4英寸*4英寸*13英寸(0.1米*0.1米*0.33米),约相当于一大块面包,重量约为9磅(4.1公斤)


纳米帆-D在太空中展开太阳帆的艺术模拟图。

  新浪科技讯 北京时间12月8日消息,美国东部时间12月6日1:31(北京时间6日14:31),美国宇航局首次成功实现从一颗自动飞行的微卫星上释放一枚纳型卫星,展示了空间自动运行状态下的微型卫星释放小型卫星载荷的能力。

  这颗纳型卫星名为“纳米帆-D”(NanoSail-D),由一颗名为“FASTSAT”的卫星在太空释放,它将在太空中展开一个约9平米的太阳帆。

  FASTSAT卫星于今年11月19日美国东部时间20:25(北京时间11月20日9:25)从美国阿拉斯加州科迪亚克岛发射升空,其上搭载有六项科学和工程试验载荷,其中就包括“纳米帆-D”小卫星。“纳米帆-D”大小相当于一块面包,发射时它被装载在一个FASTSAT卫星上的P-POD装置内。

  首次从微型卫星释放纳型卫星

  纳型卫星,或称“立方体卫星”,一般采用一种称为“多皮卫星轨道释放”(P-POD)的机制进行发射和部署。它们一般会被直接安置于运载工具上。而此次是NASA首次在一颗微型卫星上运用P-POD技术来进行立方体卫星的部署。

  “此次纳米帆-D卫星的成功释放展示了FASTSAT卫星作为一种经济实惠的小卫星轨道部署方式的可操作性,”马克·波德里克斯(Mark Boudreaux)说。他是FASTSAT卫星的项目经理,来自亚拉巴马州亨茨维尔的宇航局马歇尔空间飞行中心(MSFC)。“有了这一次的成功经验,我们将得以在自动运行的微型卫星上运用这种通用轨道部署手段,从而发射一系列不同种类的卫星载荷,就像FASTSAT做的那样。”

  “此次飞行中,纳米帆-D卫星肩负多项技术验证试验任务,”琼·卡萨斯(Joe Casas)说。他同样来自马歇尔空间飞行中心,是FASTSAT卫星项目科学家。他说,纳米帆-D卫星的太阳帆采用聚合材料制成,其厚度甚至小于人的一根头发丝。当它成功展开后,它将大大缩短卫星离轨所需的时间,并且不需要传统卫星所需的推进剂。

  纳米帆-D卫星的飞行将促进这项技术的成熟。在未来它将可以用于帮助清理失去控制的卫星和太空碎片,使它们减速并进入大气层焚毁,并且在整个过程中不需要消耗昂贵的卫星推进剂。

  “FASTSAT卫星释放纳米帆-D的成功对于我们太阳帆小组来说是巨大的胜利,”迪恩·艾尔宏(Dean Alhorn)说。他是马歇尔中心的纳米帆-D项目首席科学家,同时也是一位航天工程师。“我们必须仔细计算并规划好释放时机,以便当释放动作执行时它恰好位于美国大陆上空,这样就能方便地面测控站进行操作,并执行下一步的任务控制。”

  将飞行3天展开太阳帆

  在被释放后,纳米帆-D卫星开始围绕地球运行。同时其内部自带的一个计时器开始倒计时,它将在轨运行约3天。一旦倒计时为零,纳米帆-D卫星将展开一个100平方英尺(约9.29平米)的太阳帆,整个展开过程将在5秒内完成。

  如果展开顺利,纳米帆-D卫星将继续在低地球轨道运行70~120天,具体时间长度取决于地球的大气情况。这颗小卫星的设计旨在测试压缩太阳帆的展开机制,以及从一颗微卫星上释放一颗纳型卫星的能力。

  纳米帆-D卫星由亚拉巴马州亨茨维尔美国宇航局马歇尔空间飞行中心的工程师设计并制造,设在加州的宇航局埃姆斯研究中心为项目提供了技术和硬件支持。

  FASTSAT卫星发射任务编号STP-S26,由美国宇航局(NASA)和美国国防部空间测试项目办公室共同执行。卫星设计、开发以及测试由马歇尔中心,以及亨茨维尔的冯·布劳恩科学和创新中心和Dynetics公司合作进行。除此之外,13家亨茨维尔的公司,以及亚拉巴马大学也参与了项目研究。(晨风)


http://tech.sina.com.cn/d/2010-12-08/10194958338.shtml

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NASA首次使用微卫星在太空释放太阳帆飞行器
2010年12月08日08:27 腾讯科技 剑龙/编译


美国航空航天局“NanoSail-D”卫星的艺术表现

腾讯科技讯(剑龙/编译) 据美国《大众科学》报道,7日凌晨,美国宇航局用一颗极小的卫星在地球上空完成了一项伟大的壮举。

代号为“NanoSail-D”的太阳帆飞行器于上个月搭载卫星FASTSAT升空,7日凌晨,“NanoSail-D”太阳帆飞行器被这颗微卫星“驱逐”出舱,进入太空,NanoSail-D成功打开了太阳帆,在浩瀚太空成为了一颗较大个头的独立自治运行的小卫星。


http://tech.qq.com/a/20101208/000163.htm
2010/12/8 19:46
wxj 于 2011-01-05 23:03:14


Re: 科学家设想用超级太阳帆改变地球未来轨道 #7 版主
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2003/6/7 19:24 来自 北京丰台(39*51’06.79”N,116*16’20.00”E) 帖子: 20747 等级: 81; EXP: 45
HP : 2413 / 2413
MP : 6915 / 48142 2011 Jan 21 02:55 GMT

Anticipated Deployment of Solar Sail by Nanosail-D

on orbit

Information provided by Nanosail-D management team - event will occur after an onboard timer reaches zero at the end of a 72 hour countdown. Location of the ground track will be near Ireland.

Approximate time.

Official Nanosail-D web site:
http://nanosaild.engr.scu.edu/dashboard.htm


http://www.zarya.info/Calendar.php

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H-A网站已可查询“微型太阳帆”过境预报:

NanoSail-D successfully deployed
The satellite has deployed from its partner and is scheduled to unfurl its solar sail
around 3:00 UTC on 21st Jan. It should be easily visible once the sail is unfurled, see the
link below for predictions.

http://heavens-above.com/PassSummary.aspx?satid=90027&lat=39.900&lng=116.413&loc=Beijing&alt=59&tz=ChST

http://heavens-above.com/?Loc=Beijing&Lat=39.900&Lng=116.413&Alt=59&TZ=ChST
1月21日 14:13:00
wxj 于 2011-01-22 04:11:38


Re: 科学家设想用超级太阳帆改变地球未来轨道 #8 版主
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2003/6/7 19:24 来自 北京丰台(39*51’06.79”N,116*16’20.00”E) 帖子: 20747 等级: 81; EXP: 45
HP : 2413 / 2413
MP : 6915 / 48142 首个太阳帆卫星成功展翼 有望用于清理太空垃圾
2011年01月31日 10:24 来源:科技日报

   据美国物理学家组织网1月26日报道,美国中央时区1月20日下午9点,美国国家航空航天局(NASA)的纳米帆-D卫星在地球上空650公里处,张开了它闪闪发光的太阳帆,成为迄今首个绕地球运行的太阳帆纳型卫星。马歇尔航空飞行中心纳米帆-D的主要研究人员迪恩·艾尔豪称这是个历史性时刻。

  此前,纳米帆-D在它的母舰FASTSAT(快速、经济、科学和技术卫星)上已飞了一个半月,FASTSAT于去年11月19日(美国东部时间)携带纳米帆-D和其他5项实验载荷发射升空。研究人员表示,在随后的几周里,纳米帆-D不知为什么固执地呆在甲板上不肯离开,让研究小组几乎放弃了希望。

  今年1月17日,纳米帆-D竟然自己弹了出去,工程人员也不知道是什么原因。当时艾尔豪正走进控制室,看到遥控屏幕后惊讶地说:“真是难以置信,我们的卫星自由飞翔了!”研究小组赶紧召集了一批业余无线电爱好者,阿兰·希格和斯坦·希姆斯在马歇尔航空飞行中心架起联系纳米帆-D的无线电台。

  “时机刚好,当时纳米帆-D正好循着轨道经过亨茨维尔上空,我有幸第一个倾听并分析了它传来的信号。”西格说。美国中央时区下午5点,他们听到了一阵微弱的信号。当卫星从头顶上空呼啸而过时,信号变得更强,操作人员能分析它传来的第一批信号,这证明纳米帆-D还“活着”,并且运行良好。

  历史性时刻是在1月20日下午9点,纳米帆-D真正打开了它的太阳帆。经甲板计时器激活,几秒钟内,太阳帆逐渐展开,它的聚合物反光材料薄膜扩展成一张薄薄的、近10平方米大小的帆。

  去年5月日本也发射了“伊卡洛斯”(IKAROS)探测器,靠太阳帆以太阳光压作为主要推进动力进行星际旅行,并于去年飞过了金星。而纳米帆-D则将保持离地球较近的距离,计划经过70天至120天后就以流星的方式返回地球。

  “我们的任务是环绕地球,研究能否用太阳能帆作为一种清理离轨老卫星和太空垃圾的工具。”艾尔豪解释说,如果纳米帆-D能清理近地轨道的垃圾,太阳帆可能成为一种未来卫星标准。任务结束后,将凭借它的帆靠空气动力的拖拉力量返回地球,在到达地面以前在大气层中无害地烧掉。专家表示,要避免这种航天器本身成为近地轨道的垃圾。

  纳米帆-D证明了一种简洁廉价的航天探测方法。艾尔豪表示,在纳米帆-D从轨道上掉下去之前的几个月,他们将一直监视着它,并检测太阳帆上的阳光压力。研究小组还将检查太阳帆为什么在FASTSAT上耽搁了那么久。(常丽君)


http://www.chinanews.com/ny/2011/01-31/2823618.shtml

http://tech.ifeng.com/discovery/detail_2011_01/31/4532865_0.shtml
2月3日 0:59:03

Re: 科学家设想用超级太阳帆改变地球未来轨道 #9 版主
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2003/6/7 19:24 来自 北京丰台(39*51’06.79”N,116*16’20.00”E) 帖子: 20747 等级: 81; EXP: 45
HP : 2413 / 2413
MP : 6915 / 48142 乘太阳风宇宙中航行 太阳帆与大太空时代的开始
2011年02月18日 11:25 来源:外滩画报 朱江明

  1月底,NASA的NanoSail-D飞船,在距离地球650公里的轨道上展开了太阳帆。而此前由于它迟迟未能成功弹开太阳帆,让NASA工程师几乎放弃希望;就在NASA决定宣布实验失败时,太阳帆突然自己弹出,让本次事件出现意外的转机。


  太阳帆是近年来太空探索活动中一个经常出现的词,与我们熟知的光伏板不一样,太阳帆的工作原理,并不是将太阳的光热能量通过转换器转化成电能,而是直接利用太阳的光压推动航天器前行的。

  如果把能量强大的阳光视为风,太阳帆便是风帆。乘着这种“太阳风”便可在浩瀚的宇宙中航行。也就是说,太阳帆本身便是一种动力装置,无需任何发动机和推进器便可在太空中航行。

  然而在地面上,利用太阳光压为动力并不可能,因为大气层内存在空气阻力和地面摩擦力太大,太阳光压本身的能量并不足以克服地面的这些阻力。只有在几近真空的宇宙中,太阳光压才能起到足够的作用驱动太阳帆飞行器飞行。

  使用太阳帆,宇宙飞行器可以只携带少量燃料便可以进行远距离太空航行。太阳帆能给航天器 带来高达每秒30 公里的速度,去年6月返回地球的日本深空飞行器“隼鸟号”前往丝川小行星,便动用了这种技术。靠着太阳帆和等离子火箭的推进,这个人类历史上到达太空最远端的飞行器走完了整整60 亿公里行程。

  就如同大航海时代来临前三角帆船技术的完善一样。太阳帆技术成为公认的进行深空探索必须具备的基础技术。经过无数次实践检验,太阳帆在深空探索中的可行性确实是毋庸置疑。

  太阳帆的技术高在哪里?

  太阳帆本身的技术原理并不是很复杂,实际上和船帆没有本质区别。然而材料的选择却制约了这种技术的发展。

  现有的太阳帆的厚度仅仅为一张信纸百分之一,也就是说,这是一种比现有最薄安全套还薄的薄膜,然而这种薄膜却必须经历太空中各种恶劣环境的洗礼。这在过去十年是不可想象的事情。随着纳米技术的发展,才让人类有了制造太阳帆材料的能力。

  太阳帆如何张开也是一个非常棘手的问题。太阳帆的基本结构类似折叠雨伞,而为了减轻重量,这张“雨伞”的伞骨也不能用现有的机械结构来实现开合。只能依靠“伞骨”本身的张合来完成这个动作。然而在地面经过测试毫无问题的记忆金属,在高热或者高寒的太空中,经过强辐射的作用后,却会变得不那么可靠。这就是为什么本次NASA的科学家几近绝望的原因——出现这样的问题,是地球上科学家不能预料的。因为人类现在对于远空环境的情况只能通过远程探测器去获得,这些数据并不全面和精确,如果出现了出人意料的环境变化,则可能造成无法预料的损失。这就是为何尽管无人飞行器已经突破了太阳系边缘,而载人航天的最多只能到达月球表面的原因。

  太阳帆的前景

  如果说太阳帆主要作为远空探险的动力来源则未免过于狭隘,本次NASA发射的、使用了太阳帆的卫星FASTSAT只是一颗小型卫星,然而太阳帆的实验却并不是这颗卫星完成的。

  FASTSAT主要的作用是发射一颗纳卫星,而这颗纳卫星名为纳米帆-D。太阳帆的展开实验是由这颗纳米帆-D卫星完成的,其大小仅仅相当于一个麦当劳汉堡包。

  显然这么微小的飞行器是不可能进行远空探索的。实际上NASA的实验主要是为了验证,以小型、独立、成本效益好的方式发射商用或科学卫星,效果到底如何;这次发射实验一旦成功,可能会让NASA摒弃了更大型、更昂贵的发射任务。因此远空探险并不是本次NASA实验的主要目的,太阳帆一样可以应用于地球轨道上卫星的低成本运作。

  也有一些别的国家在关注这类实验,英国也计划在今年发射一颗体积像鞋盒那么大的卫星,试验太阳帆如何作为气动式制动器为其提供动力。这样也可以更低成本地解决太空垃圾的问题,英国希望这种以太阳帆为动力的卫星可以围绕地球飞行“打捞”危险的太空垃圾。

  太阳帆所能解决的不仅仅是太空垃圾,去年便有科学家构想给接近地球的小行星装上太阳帆,从而避免地球文明被太空来客摧毁的可能。当然要想让一颗直径几十公里的小行星改变运动轨迹并不容易,人类现有的太阳帆肯定不能完成这个任务。事实上人类迄今为止建造的最大的太阳帆动力飞行器展开直径还不到20米,有效载荷不过100公斤左右,甚至无法维护人的生命维持系统,这样的太阳帆显然无法令行星改变运动轨迹。


http://www.ce.cn/xwzx/kj/201102/18/t20110218_22226776.shtml
2月20日 16:02:13

Re: 科学家设想用超级太阳帆改变地球未来轨道 #10 版主
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2003/6/7 19:24 来自 北京丰台(39*51’06.79”N,116*16’20.00”E) 帖子: 20747 等级: 81; EXP: 45
HP : 2413 / 2413
MP : 6915 / 48142 美小卫星成功展开太阳帆
江山 2011年03月29日 12:29

一度濒于报废边缘的“纳帆”D小卫星已成功展开太阳帆。



  1月21日美航宇局宣布,其一度濒于报废边缘的“纳帆”D小卫星已成功展开太阳帆。该卫星是此前几天才从装载它的母体卫星中弹射出来的,比原计划晚了一个多月。这是该卫星首次成功地在低地轨道上展开太阳帆。“纳帆”D于2010年11月20日发射升空。美航宇局于12月6日启动“纳帆”D弹射程序,但后来发现弹射当时并未完成。1月17日,这颗小卫星突然自行从FASTSAT内弹出。1月20日,它展开了面积约10平方米的聚合物材质帆面,现工作正常。

  从母体卫星上弹出纳型卫星是本次任务的主要试验目标之一,但“纳帆”D的最主要任务是验证一个小型太阳帆系统。这会促进太阳帆在未来航天任务中的应用,并会有助于卫星以廉价而高效的方式离轨。帆面展开后,“纳帆”D将在低地轨道上停留70天~120天时间,具体要看大气条件。此后,它将在地球大气层中烧毁。

来源: 太空探索杂志社供本网专稿(原载2011-3)


http://space.cpst.net.cn/htzx/2011_03/301373493.html
3月30日 15:29:52