真空環境下的太陽帆模態測試

太陽帆以太陽光光壓為推進動力，是一種獨特的推進方式，它超越了對反應物料的依賴。 其工作原理是：利用太陽帆將照射過來的太陽光（光子）反射回去，由于力的作用是相互的， 太陽帆在將光子“推”回去的同時，光子也會對太陽帆產生反作用力，從而推動飛船前進。 太陽帆不但要有較小的自身荷載，而且也要具備近乎完美的反射面。由于單個光子所傳送的 動量非常小，為了攔截大量的光子，太陽帆必須有一個大的表面積。

在地面上進行太陽帆模擬測試，工程師們面臨的有三大挑戰：

--  太陽帆表面積大，厚度比紙還薄

--   不能忽略大氣中的空氣質量影響，要求在真空環境下測試

--   模態測試時，測量點密度高，要求將太陽帆表面分成若干個區域進行測量。

本文討論的是我們面臨的唯一難題：真空環境下的太陽帆的模態測試

圖 1：4m×6m 可充氣通信天線模型

圖 2：真空室內四象限膜的正方形太陽帆（邊長 20m）

圖 3：真空室

圖 4：置于密封加壓罐內的 PSV-400 全場掃描式激光測振儀

圖 5：真空室內的掃描反射鏡系統(SMS)

圖 6：四象限膜的正方形太陽帆的磁激勵系統

圖 7：太陽帆系統的一階模態（0.5Hz）

鳴謝

我們要感謝美國國家航空航天局批準發布這篇文章