航天器的未来:直径数百米的反射镜照亮地球

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今年是人类成功登月150周年。得益于太空技术的飞速发展,这些切才成为一点。在阿波罗任务事先相当短的时间内,工程师们一点掌握了火箭推进、机载计算和太空操作技术,这在一定程度上要归功于几乎无限的预算。

自此以来,空间工程已发展成一系列相互联系的技术,不仅为人类带来了一系列新的空间科学任务,也带来了充裕的地球观测数据和全球通讯导航服务网络。大伙现在并能让探测器登陆彗星,也并能观测到宇宙更久远的过去。一点在未来的几十年里,那先 样的新技术并能进一步改变航天领域?

在过去的几年里,好几个 很有前途的法律最好的办法是空间技术大型化和小型化。通过最近由英国皇家工程学院资助的一项为期十年研究计划,科学家正开使探索进一步缩小或扩大航天器极限尺寸的一点性。

极小型航天器

图示:小型立方体卫星

小型化技术使尺寸更小的航天器成为一点,这类灾害监测星系(Disaster Monitoring Constellation)项目中的卫星只有1150公斤重。甚至还有体积为150x10x10厘米的立方体卫星,它们的重量只有几公斤,并能携带一系列不同的仪器。那先 卫星通常用于对地观测或进行低成本的科学实验,一点几滴 小型化卫星并能作为二次有效载荷随较大卫星一同发射。

业界的未来目标是让航天器尺寸上相当于降低好几个 数量级。从3x3cm的印刷电路板(PCB)卫星开使,一点人类会制发明家 者系紧凑的设备。目前有公司一点对这类卫星进行了在轨演示。以Sprite设备为例,尽管其配置了传感器、通信设备并具备机载数据出理 功能,但其重量只有4克。

那先 装置一点安放进国际空间站的结构。就在最近,KickSat-2任务在近地轨道上部署了105台Sprite设备,每台成本只有1150美元。在那先 设备入轨运行后的第五六天地面就收到了信号,这增加了大伙对那先 设备有朝一日能在太空执行更多新任务的期望。

更长期目标是制造自由飞行的极小型航天器,并能控制自身在太空中的方向和轨道。这将使人类并能部署可用于分布式传感器网络的几滴 传感器,支持大规模的实时数据埋点,并完成空间天气监测等诸多任务。展望未来,人类或将并能基于单块硅晶片生产出淬硬层 集成的量产卫星。

这些令人兴奋的一点性是,通过将这些微型航天器与大型光帆相结合,从而打发明家 者在几十年内到达一点星系的星际飞船。此外,这些极小型航天器并并能在彗星或小行星附过进行遥感测试。

超大型航天器

图示:韦伯太空望远镜的主镜

另一极端的空间技术都在进展。国际空间站上一点开使使用150米长的大型可展开动力臂来支撑其太阳能电池阵列。在这些领域的未来目标是通过在轨道上制造大型的轻量化形态学 ,将其再次提升相当于好几个 数量级。通过将3D打印技术应用于真空和微重力环境,人类并能制发明家 者超大型天线、能量埋点器或太阳能反射器。

一点为那先 人类并能从前的超大型形态学 呢?以詹姆斯·韦伯太空望远镜为例,它将更快取代哈勃太空望远镜。其拥有好几个 巨大的主镜,并有好几个 专业网球场大小的巨型遮阳装置。为了将詹姆斯·韦伯太空望远镜搭载到阿丽亚娜5号火箭上,主反射镜和遮阳装置都由可展开的形态学 组成。一旦单次发射失败,整个项目将功亏一篑。

而在轨道上直接制造大型轻质形态学 的能力,一点对太空技术产生巨大影响,并能避开直接从地面发射精密形态学 的一系列风险难题。这类在连续的制造过程中,形态学 支撑材料并能直接贴合到反射膜上,没法 人类就并能制造直径达到几百米的超大反射器。

在极地轨道上,这些反射器并能在黎明和黄昏六时 照亮未来的陆地太阳能发电厂,该六时 发电量很低,需求却很高。这将是这些全新的太空服务,其产品会是能源而都在信息。

它并能用来反射太阳光,从而产生工业级的太阳能热能,用于出理 从近地小行星上回收的材料。这类,好几个 半径1150米的反射器并能产生1GW的热能,相当于地球上好几个 普通发电站的输出。

用这些超大形态学 从小行星上提取水资源是好几个 很重有前途的法律最好的办法,一点它并能帮助人类在太空中制造推进剂。太阳能发电并能将水分解成氢和氧,并将它们用作宇宙飞船的燃料。在未来,在轨道上制造推进剂并能出理 将燃料从地球皮层一路运送到太空,从而降低未来探索太空的风险。

嘴笨 阿波罗任务是好几个 真正具有英雄气概的工程实例,但未来的太空探索也同样令人兴奋,并能带来更为持久的社会效益。