论文太阳帆：宇宙航行新动力，本文是太阳自考毕业论文范文与太阳帆和新动力和宇宙相关研究生毕业论文范文.
有种“压力山大”叫阳光
人们很早就发现,彗星在环绕太阳运动时“尾巴”永远背向太阳,于是有人猜想：是不是阳光也跟空气一样具有压力,会像风一样把彗尾“吹”得背离太阳？早在16世纪,德国天文学家开普勒就设想过利用阳光的压力推动飞船遨游太空,他甚至还计算出了推力的具体大小；1864年,英国物理学家麦克斯韦从理论上证明了光具有动量,预言了光压的存在；1910年,俄国物理学家列别捷夫用实验观察到了光的微小压力,证实了前人的猜想……
现在我们知道,光是由光子构成的,当光子撞击到光滑的平面上时,会像乒乓球撞到墙上一样被反弹回去,而由于力的作用是相互的,被撞击的物体也会得到一个反作用力.
当然,单个光子的力量极其微小,在地球上,1平方米面积里获得的阳光压力还不如一只蚂蚁的重量大,所以我们感觉不到光压的存在.但你可别忘了,积少可以成多,蚂蚁多了,也能搬动大象！而且太空里没有空气阻力和地球重力的影响,只要很小的力量就能让物体动起来.因此,只要有一面足够大的帆采集阳光,完全可以为飞船提供动力.
刚开始,飞船飞得很慢很慢,但只要有阳光,推力就始终存在,持续不断地给它加速.最后结果会怎么样呢？我们来算算：
假设太阳帆飞船的速度每秒钟增加1 毫米,那么1 天之后它的时速就能从0变成300 多千米；如果它持续飞行3 年,时速将超过34万千米！
这是人类从未获得过的速度,远超此前“太阳神号”探测器时速25万千米的纪录,更比目前飞得最远的人造探测器“旅行者1号”快了近5倍——以两块原子能电池为动力的“旅行者1号”,花了36年才飞出太阳系,而换成是太阳帆飞行器,则只需要6年！
太阳帆飞船不仅速度快,而且能源来自“取之不尽用之不竭”还不用花钱的阳光,还有什么飞船比它更便宜更好用？难怪人们对它寄予厚望,将它视为继火箭之后新一代宇航方式的热门“候选人”.
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自我牺牲,清洁太空
太阳帆技术也可以运用在人造卫星上.由于造价便宜,科学家们利用它开发出一种“自杀式”卫星,用来清理太空垃圾.卫星锁定目标后,会展开巨大的太阳帆,依附在太空垃圾上,减慢其飞行速度,这样垃圾就会脱离轨道,掉到地球大气层中烧毁.
如何选一艘太阳帆飞船
在上世纪20年代,苏联航天事业的两位奠基人齐奥尔科夫斯基和灿德尔就提出了太阳帆的明确构想,然而直到2010年,日本宇宙航空研究开发机构的“伊卡洛斯号”金星探测器发射成功,太阳帆飞行器才进入了实用阶段.那么研发的困难在哪呢？
首先是帆的制造.
巨帆才能行大船,太阳帆自然是越大越好,但它又不能太重,因此必须很薄；同时它要够结实,才能抵御宇宙尘埃的袭击；再有就是足够平滑闪亮,才能反射尽可能多的阳光.比如“宇宙1号”的帆,面积达600平方米,相当于1.5个篮球场那么大；它由聚酯塑料薄膜制成,厚度仅5微米,只有100个原子厚,相当于头发丝直径的1/15；薄膜上镀了一层铝,平滑如镜,硬如钢铁.如果没有材料科学和制作工艺的进步,这一切就无法实现.
其次,帆的展开和姿态调整也是个难题,精度要求非常高,需要强大的计算和控制能力.
由于空气阻力远大于阳光压力,太阳帆飞行器没法从地球上直接升空,得先用火箭把它送到七八千米以上的真空里.但那么大的帆,什么火箭都塞不下,因此必须折叠起来,飞上太空后再展开.展开的方式,可以是利用折叠后的弹力自然弹开,也可以充气伸展.
姿态调整又是怎么回事呢？我们知道,依靠风力行驶的帆船若想改变速度或航向,就要调整风帆的大小和朝向,太阳帆飞船也是同样的道理.太阳帆的支架类似于雨伞骨架,细长灵活,能弯曲成种种形状,从而带动帆面改变.有趣的是,只要帆的朝向与船的前进方向调整得合适,风帆船和太阳帆飞船都可以沿着曲线“逆风”前进,“伊卡洛斯号”就是这样朝向太阳飞行的.
如今,“伊卡洛斯号”已顺利完成飞掠金星的任务,继续向太阳飞去,日本人正雄心勃勃地准备更大型的太阳帆探测器,计划在2020年左右启程前往木星；美国的“光帆1号”也已试飞成功,“光帆2号”则预定在今年升空.
太阳帆究竟能不能带领人类跨入星际旅行时代？让我们拭目以待.
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寻找制帆新材料
2010 年,英国两位物理学家因成功分离出石墨烯而获诺贝尔物理学奖.石墨烯也被称为“黑金”“新材料之王”,是目前发现的最薄（ 只有1 个原子那么厚）、强度最大、导电导热性能最好的一种新型纳米材料.这些性能对于制造太阳帆来说是再适合不过了.
2015 年,我国的一个科研团队经过3 年的研究,发现了一种新型的石墨烯材料,它可以由包括太阳光在内的各种光源照射驱动,所获得的动力是传统材料的千倍以上.如果这种材料能走出实验室进入实用领域,太阳帆飞船的制造将会得到飞跃式的发展.
升级版,更疯狂
激光帆飞船是太阳帆飞船的升级版.当飞船离太阳越来越远时,阳光也会越来越弱,最终无法再给飞船加速.对于这个问题,脑洞大开的科学家们提出一个解决办法：在月球或其他适当的位置上造一些“人工太阳”——强力激光器,用激光来推动光帆.
现在,人类已造出远比阳光更明亮、能量更大的光源.已知最强的激光束,在头发丝粗细的空间里,就聚集了相当于全中国接收到的阳光总和的能量.而且激光束比阳光效率更高,不会像阳光那样随着距离的增加而发散减弱,因此能将飞船推得更快、更远.
去年,著名物理学家斯蒂芬·霍金在微博上宣布了一个疯狂计划的启动：研制一种超小型的光帆飞行器,到离太阳系最近的恒星系去拜访.激光可以将这种飞行器加速到光速的20%,这意味着它只要20 年就能到达目的地,而“旅行者1 号”则需要70000 年！
归纳上述：上述文章是一篇关于太阳帆和新动力和宇宙方面的相关大学硕士和太阳本科毕业论文以及相关太阳论文开题报告范文和职称论文写作参考文献资料.
参考文献：
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