石墨烯显示出作为太阳帆材料的前景

西贝网 20200521

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  • 太阳帆
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欧空局的工程师们正在研究利用世界上已知的最薄的材料来制造更轻、更有效的太阳帆。通过用石墨烯板制造太阳帆，欧空局的目标是制造出能够推进无人星际任务的太阳帆。

       据外媒报道，欧空局的工程师们正在研究利用世界上已知的最薄的材料来制造更轻、更有效的太阳帆。通过用石墨烯板制造太阳帆，欧空局的目标是制造出能够推进无人星际任务的太阳帆。

       自从20世纪初Konstantin Tsiolkovsky首次提出太阳帆作为航天器的一种推进方式以来，太阳帆就一直被认为是一种可供推进的方式。通过使用太阳光或激光对准巨大的的帆，光子撞击帆的压力可以产生推力，像帆船一样推动飞船前进。这样一个系统的加速度很小，但很稳定。更重要的是，它将需要零推进剂，所以探测器将非常轻。但是，帆本身会增加相当大的质量，降低了系统的效率。

       到目前为止，太阳帆已经被用来帮助一些卫星进行姿态控制，也有两次示范飞行任务，但后者使用的是聚酰亚胺和聚酰亚胺制成的聚合物帆。虽然这些材料可以形成极薄的片材，但与原子厚度的石墨烯相比，这些高分子材料让粗麻布看起来就像最好的丝绸。

       为了看看石墨烯作为风帆材料是否有希望，研究人员拿了一块3毫米宽的石墨烯片，把它丢进100米高（330英尺）的真空塔内。当它自由落体时，这块小帆被一连串1瓦的激光器击中，使它的加速度高达1m/s²。这只是一个引力的一小部分，但欧空局表示，在太空中，这种加速度最终会形成巨大的速度。

       作为欧空局商业孵化器计划的一部分，SCALE纳米技术初创公司目前正在寻找商业合作伙伴，以扩大该系统的规模，并在轨道上进行测试。

       石墨烯船帆团队负责人、SCALE Nanotech的负责人Santiago Cartamil-Bueno：“制作石墨烯相对简单，可以很容易扩展到千米宽的帆，尽管部署巨型帆将是一个严峻的挑战。”

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