升降机加速度加速

由已知的最薄材料制成的超薄微小帆（一种碳原子厚度的石墨烯）已通过ESA的初步测试，初步验证了使用这种材料来制造航天器太阳帆的可行性。

太阳帆，也叫光帆，最早在400年前由著名天文学家开普勒提出。他根据彗星的形状进行思考，提出了太阳光可以提供一种“压力”，才迫使彗星形成了长长的彗尾。他指出，如果我们利用这种能量，就可以实现星际飞行。1748年，欧拉正式提出了光压的存在，最终在1901年由俄国物理学家列别捷夫首次测量出来。由于当时科学家们已经对电磁学有了相当深入的了解，所以可以推算出光压的大小。1924年，齐奥尔科夫斯基及其同事灿德尔联合提出了太阳帆的概念，描述人类未来可以利用太阳光压实现星际飞行的设想。

太阳帆是最有前途的现有太空推进技术之一，可以使我们在几十年内到达其他恒星系统。

传统的航天器携带燃料来推动旅程，并在其他行星周围进行复杂的轨道机动。但是燃料的重量使它们难以发射，并且复杂的飞越动作大大延长了航程。

太阳帆不需要燃料。因此，配备它们的航天器重量更轻且更容易发射。

在过去的十年中，有两架飞船已经展示了这项技术，但是他们使用了由聚酰亚胺和聚酯薄膜聚酯薄膜制成的帆。

石墨烯轻得多。为了测试它是否可以用作帆，研究人员使用了仅3毫米宽的试验材料制造了一张直径仅有3毫米，质量不到四分之一克的微型光帆。试验中将其从德国不莱梅的一栋100米高的微重力落塔上掉下来，测试它是否在真空和微重力下工作。帆帆自由落体后-有效地消除了重力的影响-他们向其发射了一系列激光，以查看帆是否会像太阳帆那样可以由光驱动。

落塔是一种地基微重力实验设施。当今世界上有美国、日本、德国、中国等多个国家根据空间基础交叉科学研究的需要，陆续建成了超过百米的地基微重力实验设施。其中美国Lewis研究中心、日本微重力研究所为落井实验设施；我国中科院力学所落塔是继德国Bremen落塔（ZARM）之后世界上第二座在地面上建成的超百米落塔。落塔可进行流体物理、非金属材料燃烧、液体管理等微重力实验研究,为航天飞行器载荷搭载实验及其防火技术预研提供了便利的实验手段。力学所落塔高116m，自由落体实验可获得3.60s的微重力时间，最大冲击加速度＜15g。双舱实验模式微重力水平达到10-5g的量级，最大可搭载30kg实验载荷。单舱实验模式微重力水平为10-3g，最大可搭载70kg实验载荷。落塔每天可以进行2次实验，为诸多学科的科学家们进行微重力研究提供了良好的实验平台。 落塔实验设施配备有先进的测量、监测与控制设备，拥有4路遥传图像的采集及传输。

试验结果是：发出1瓦激光，使帆以高达1 m / s 2的速度加速，类似于办公室升降机的加速度，但是对于太阳帆，只要阳光不断撞击帆，加速就会持续进行，从而使航天器的速度越来越高。

在当前的实际中，由于科技水平限制，制造出直径超过1公里的石墨烯太阳帆还需要很长的路要走。

ESA的试验，使得人们又迈出了创新的一步，相信会有一天，在太阳帆的驱动下，人类走出太阳系，去看看系外的银河世界。

来源：“我们的太空”知乎

编辑：王艳梅