伊卡魯斯：人類的第一艘太陽帆飛船

最新 05-21

2010年5月21日，人類第一艘真正的太陽帆飛船「伊卡魯斯」發射升空，並在6個月後飛抵金星附近。

它利用太陽光子的推動前行，是太空推進技術的一個里程碑。

「伊卡魯斯」，藉助太陽光的光壓，從地球飛向金星來源：JAXA

很久以前，人類就知道利用鼓起的風帆在茫茫大洋上航行。而在太空時代，越來越多的太空飛船將鼓起「風帆」在宇宙的大海中航行，這就是太陽帆（solar sail）。

太陽帆也叫「光帆」（light sail），是依靠展開大面積薄膜結構，利用太陽光光子照射在光帆表面產生的極微弱的光壓實現推進的太空航行技術。每一顆光子「擊打」太陽帆產生的推力極小，但是在太空沒有摩擦力的情況下，這種力逐漸累積，將能夠推動飛船前進。

里程碑：「伊卡魯斯」

2010年5月21日，一枚H-IIA火箭托舉著「伊卡魯斯」飛船升空來源：JAXA

人類第一艘真正意義上的太陽帆飛船，是日本宇宙航空開發機構（JAXA）發射的「伊卡魯斯」（IKAROS）飛行器。它於2010年5月21日由一枚H-IIA火箭發射升空。本次發射的主要載荷是日本的金星氣候軌道器「曉」（あかつき），「伊卡魯斯」作為搭載小衛星一併升空。

飛船發射時是一個圓柱體的設備艙，太陽帆纏繞在四周。在升空之後，飛船開始旋轉，轉速達到每分鐘25轉，利用離心力將太陽帆機構「甩」開。太陽帆薄膜機構的四個角上都安裝了小型末端質量，幫助在微重力條件下「甩開」薄膜。

IKAROS飛船太陽帆薄膜自旋展開過程示意圖來源：JAXA

分階段演示1：末端質量小塊已經拉出，自旋速度25圈/分鐘來源：JAXA

分階段演示2：纜繩拉出，第一級展開完成，即將擴展太陽帆薄膜來源：JAXA

分階段演示3：太陽帆薄膜展開中來源：JAXA

分階段演示4：太陽帆薄膜接近完全展開來源：JAXA

「伊卡魯斯」飛船的太陽帆使用厚度僅為7.5微米（0.0075毫米）的聚醯亞胺材料製作，展開後呈現一張14mX14m的正方形，總面積達到196平米。

由於光壓推進極為微弱，飛船本身的質量必須儘可能小，「伊卡魯斯」飛行器使用的超薄聚醯亞胺材料每平米質量僅有大約10克左右，196平米的材料總質量不超過2公斤，在這層材料上還要覆蓋一層薄膜型太陽能電池組，以及8組液晶膜，其能夠改變反照率，從而實現不同部位不同光壓強度，實現對姿態的控制，設備艙安裝在正中央，薄膜的背面還安裝有宇宙塵埃計數器。

IKAROS飛船正面圖，大小為14米X14米，總面積196平米。圖中四個角上的數字1：是「末端質量」，用於拉出太陽帆薄膜；

2是液晶薄膜，可以改變反照率，控制飛行姿態；

3是太陽帆薄膜，196平米大小；

4是太陽能電池薄膜，用於發電，厚度僅25微米；

5是結構纜繩；

6是中央主體設備艙；

7是各類設備載荷

來源：JAXA

飛船還攜帶了兩顆小型「可分離式相機」DCAM1 和DCAM2。其中DCAM2在2010年7月14日被釋放，並成功拍攝到在太空中的飛行的「伊卡魯斯」飛行器全貌。

在飛向金星途中，地面成功進行了加速和姿態控制技術測試。2010年7月9日， JAXA官方宣布確認「伊卡魯斯」的太陽帆已經完全展開，並已經開始在太陽光壓作用下逐漸加速。而到23日，JAXA又宣布成功進行了姿態控制測試。在23小時的時間裡，「伊卡魯斯」的角度被改變了0.5度，沒有使用發動機，這一調整完全是通過改變液晶膜的反射率實現的。