在欧空局测试中 石墨烯显示出作为太阳帆材料的前景

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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。

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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。

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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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