插图作者：Karolis Strautniekas

由光驱动的新一代航天器

太阳帆可以用更少的燃料将飞船推向其他行星 - 甚至是恒星

人类长期以来一直梦想着去星星 - 但究竟如何到达那里一直是一个悬而未决的问题。一旦你达到了高速，你就可以沿着海岸滑行（谢谢你，牛顿的第一运动定律）——但首先要提高你的速度，你需要某种推进系统。

今天，我们使用燃烧化学的火箭 - 但燃料很重，这意味着发射一艘装满燃料的飞船并将其加速到足够的速度需要更多的燃料，等等。底线是它成本高昂且无效。

但可能有一种更简单的方法。如果我们能装备一个“太阳帆”，利用阳光（或星光）来推动航天器，就像风推动帆船一样，那会怎么样？儒勒·凡尔纳（Jules Verne）在他1865年的小说《从地球到月球》（From the Earth to the Moon）中推测了这种技术。

我们现在才刚刚开始在现实生活中使用太阳帆，因为科学家们认识到它们在某些情况下比传统的化学动力火箭具有的优势。

“这个想法是，我们正在使用来自光子的压力作为推进的手段，”多伦多大学航空航天研究所所长Chris Damaren说。Damaren一直在研究太阳帆技术的可行性 - 使用极薄的材料可以拦截来自太阳的光，推动航天器，就像风推动船帆一样。这个类比并没有就此结束：你甚至可以通过仔细调整帆的方向，以与驾驶飞船相同的方式驾驶装有太阳帆的航天器。

太阳帆将解决燃料问题：阳光已经存在，随时可以使用，尽管您仍然需要化学火箭进行从发射台到低地球轨道的旅程的第一段旅程。它也会更便宜。太阳能帆驱动的船只需要足够的燃料来逃脱地球的引力拖船;之后，骑行是“免费”的。

该技术已经过测试：2010年，日本的实验性IKAROS航天器使用太阳帆飞越金星，并于2015年进入其轨道。今年晚些时候，由非营利组织Planetary Society开发的LightSail 2将发射到地球轨道，部署一个大约两个停车位大小的太阳帆，作为对轨道上受控太阳航行的测试。在2019年，NASA的一项任务将使用太阳帆与小行星会合。

对于Damaren来说，太阳帆技术在太阳系的我们自己的角落有直接的实用价值。一个潜在的用途涉及太阳。偶尔，太阳表面的扰动会向地球发送热等离子体流。等离子体会干扰无线电传输，损坏卫星并破坏电网。位于地球和太阳之间某一点的航天器非常适合观察这些等离子体流，并在需要时发送警报。“如果知道其中一个是否在路上，那就太好了，”Damaren说。这样的飞行器可以使用太阳帆在正确的位置“保持其位置”，方法是自动对其帆的方向进行微小的调整。

另一个潜在的用途是用于北极的通信。太阳能帆驱动的卫星可以实现“极点保姆”轨道，其中飞行器在北极上方以紧密旋转的方式移动，基本上保持“停放”在那里。

再往前走，太阳帆可以用来推动飞船穿越整个太阳系，甚至可能推进到其他恒星系统。Damaren解释说，只要光子撞击太阳帆，它就会加速 - 计算表明速度可能达到光速的十分之一。强大的地面激光器也可以用来进一步推动帆。一项名为“突破星号”的私人项目希望在一代人的时间里向离地球最近的恒星系统半人马座阿尔法星（Alpha Centauri）派遣一支配备风帆的小型航天器舰队。