高前向推力超表面乘波帆

为研究稳定乘波问题，本文分析了一维双光栅（由 Si-SiO_2 高对比度二元超光栅组成）所受的辐射压力与力矩；在此情形下，具有扩张高斯辐照度分布的高功率激光在外层空间、无重力环境中推动该光栅。该二元超光栅结构经同步优化，可在小幅线性与角扰动发生时提供高前向推力以及校正性回复力与回复力矩。我们证明，稳定性可以前向推力为代价得以增强。由于时域有限差分与有限元数值方法间具有良好一致性，我们的超材料结论有效性得到加强。为降低质量并增强前向加速度，该激光驱动帆被设计为无稳定臂。