康奈爾大學(xué)學(xué)生團(tuán)隊(duì)近日完成了一項(xiàng)航天領(lǐng)域的創(chuàng)舉——成功部署全球首個(gè)自由飛行的太陽(yáng)帆航天器。這面直徑僅0.5米的超輕型太陽(yáng)帆于國(guó)際空間站釋放后獨(dú)立運(yùn)行，其核心部件包括厚度僅0.04毫米的逆向反射聚碳酸酯帆面，以及搭載微型芯片衛(wèi)星的獨(dú)立飛行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，整套裝置總重不足100克。

該項(xiàng)目的突破性在于實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)帆與母體衛(wèi)星的完全分離。不同于2019年行星學(xué)會(huì)"光帆2號(hào)"仍與衛(wèi)星保持連接的設(shè)計(jì)，此次部署的"阿爾法立方衛(wèi)星"通過(guò)彈簧艙門機(jī)制將太陽(yáng)帆徹底釋放，使其成為真正意義上的自由飛行器。這種創(chuàng)新結(jié)構(gòu)使帆面展開速度大幅提升，團(tuán)隊(duì)成員解釋稱："傳統(tǒng)大型太陽(yáng)帆需要數(shù)小時(shí)展開，而我們的設(shè)計(jì)可在瞬間完成部署。"

太陽(yáng)帆的推進(jìn)原理基于光子動(dòng)量傳遞。當(dāng)陽(yáng)光照射到高反射帆面時(shí)，每個(gè)光子都會(huì)產(chǎn)生微小推力，這種累積效應(yīng)可使航天器無(wú)需攜帶燃料實(shí)現(xiàn)持續(xù)加速。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)特別選用逆向反射材料，通過(guò)優(yōu)化光子反射效率來(lái)增強(qiáng)推進(jìn)效果。這種技術(shù)為未來(lái)深空探測(cè)提供了新思路，特別是針對(duì)需要長(zhǎng)期加速的小型探測(cè)器任務(wù)。

部署過(guò)程由國(guó)際空間站宇航員操作機(jī)械臂完成。在釋放后的初始階段，地面團(tuán)隊(duì)曾經(jīng)歷短暫通信中斷，但很快重新建立聯(lián)系并成功展開帆面。目前該裝置已進(jìn)入數(shù)據(jù)收集階段，其搭載的微型芯片衛(wèi)星具備太陽(yáng)能供電、計(jì)算處理、環(huán)境感知和無(wú)線通信功能，將持續(xù)傳輸軌道運(yùn)行數(shù)據(jù)直至重返大氣層。

這個(gè)耗時(shí)三年的項(xiàng)目由康奈爾大學(xué)空間系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作室主導(dǎo)，在美國(guó)宇航局學(xué)生航天任務(wù)資助下完成。項(xiàng)目集成測(cè)試負(fù)責(zé)人阿普瓦·漢瓦迪卡爾特別強(qiáng)調(diào)其教育價(jià)值："超過(guò)30名本科生參與了從材料測(cè)試到軌道計(jì)算的全流程工作，這種實(shí)踐機(jī)會(huì)在傳統(tǒng)航天項(xiàng)目中極為罕見。"據(jù)估算，受近地軌道大氣阻力影響，該太陽(yáng)帆將在兩天內(nèi)結(jié)束使命，但其驗(yàn)證的技術(shù)路徑為后續(xù)研究奠定了重要基礎(chǔ)。