[发明专利]一种宇宙飞船用的太阳帆

说明书

技术领域

本发明属于航天领域，涉及利用光压获得宇宙飞船推力的技术，更具体地涉及一种用于宇宙飞船的太阳帆。

背景技术

由照射在镜面上的光子所产生的反作用力作为飞船航行的动力，已经由设想变为现实。

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”。

2005年，北京时间22日4时46分，俄罗斯用“波浪”火箭发射了以光为动力的“宇宙一号”(Cosmos-1)世界上第一艘太阳帆宇宙飞船于飞船，但发射约20分钟后地面控制站突然接收到混乱信号，此后就与飞船失去了联系。

升空的飞船由8片三角形聚酯薄膜帆板组成，耗资400万美元，是美国俄罗斯科学院和莫斯科拉沃奇金科学生产联体花费数年时间联合建造的。

2010年，日本宇宙航空研究开发机构称，已确认“Ikaros”太阳帆飞船的太阳帆成功展开，并公开了飞船上摄像头拍下的图像。该飞船在太空中像船帆一样展开薄膜，以太阳光的微小压力作为前进动力。

报道指出，“Ikaros”5月同金星探测器“拂晓”号一起发射后，转动直径1.6米、高0.8米的圆柱形机体，在离心力作用下徐徐展开薄膜帆。

日本科研人员确认“Ikaros”在距地球约770万公里的太空中顺利展开了边长14米的正方形帆。外置于帆中心机体上的摄像头拍下这一图像并传回了地球。

“Ikaros”的薄膜帆由可自由调节光反射的特殊材料制成，可用于加速、减速及改变方向。在接近金星之前的约半年中将反复进行太阳帆试验，未将来开发深空探测器积累经验。

从上述简介可以看出，远程宇宙飞船采用太阳帆以获得推力，已经被国际航天界高度重视。

上述远航宇宙飞船的太阳帆，在发射的时候都是折叠，以减少所占用体积。所用反光元件都是用反光薄板。打开方式基本采用机械离心力甩开(像扇子甩开一样)，或用充气柱把反光薄板撑开。

公知技术中采用板型折叠的太阳帆的缺点是：

(1)一个大的太阳帆是由若干个小板组成，而每一小块的小板是不可折叠的，其尺度受火箭尺度限制，所以其总面积不可能做得超大，例如，薄膜原则上做到直径数百米，甚至数千米都可能，而板型则做不到；

(2)板的质量比薄膜要重得多，即使面积不很大，也比薄膜型重得多，其发射成本也高得多。

发明内容

本发明的目的在于提供一种宇宙飞船用的太阳帆。

为实现上述目的，本发明提供的太阳帆主要结构是：

一柔性材料制成的环形充气囊；

一柔性材料制成的反光薄膜固定在该环形充气囊的圆形面上，该反光薄膜上镀有反光层；

一刚性材料制成的支撑杆，穿过反光薄膜的中心，并通过牵引绳与环形充气囊相连接；

环形充气囊处于充气状态时，将折叠状态的反光薄膜扩展开。

所述宇宙飞船用的太阳帆，其中，环形充气囊的柔性材料是橡胶或塑料或气密织物。

所述宇宙飞船用的太阳帆，其中，反光薄膜的柔性材料是橡胶、塑料或织物。

所述宇宙飞船用的太阳帆，其中，支撑杆的刚性材料是镁铝合金、不锈钢、钛合金或碳纤维。

所述宇宙飞船用的太阳帆，其中，牵引绳是尼龙、植物纤维、动物纤维或碳纤维。

由于本发明的环形充气囊和反光薄膜所用材料的特点是：

1、柔性好以获得好的折叠性；

2、结实且抗紫外辐射性好；

3、重量轻。

由此，本发明的优点是：获得扩展后的面积与折叠后的体积的比值最大。也就是说与公知的太阳帆相比较，本发明的反光面积与折叠后体积的比值大；此外，本发明的反光面积与折叠后质量的比值大。这些对于用火箭发射是非常必要的。

附图说明

图1是本发明太阳帆扩展后的结构示意图。

附图中主要标记符号说明：

1环形充气囊；2反光薄膜；4支撑杆；3、5、6、7牵引绳。

具体实施方式

本发明的太阳帆所采用的反光元件是薄膜型，打开方式是用压缩气体撑开一个和反光薄膜边缘黏贴在一起的环形气囊。该气囊就像一条自行车内胎，当内部冲入一定压强的气体后会扩展成一个圆环，与充气前被折叠的状态无关。环形充气囊扩展开来之后，黏贴在其上的反光薄膜也由折叠状态扩展成圆形型反光镜。

下面结合图1进行说明。