太陽帆可以在未來 10 到 20 年內將太空船推進到太陽系邊緣。倫敦帝國學院 Debdut Sengupta 最近領導的一項研究分析了當前的技術狀況。結果顯示演示取得了真正的進展，但也揭示了更雄心勃勃的任務面臨的重大技術挑戰。
這個概念利用陽光或光子的壓力來推動薄而輕的結構，而不需要燃料。這種方法讓人想起古代利用風的帆，適應太空的真空。來自行星協會的 Lightsail 2 和來自日本的 Ikaros 等項目已經在實際飛行中驗證了該想法的基本部分。
研究評估擬議任務的技術準備情況
Debdut Sengupta 和同事研究了三個主要措施：突破攝星、Project Svarog 和 Solar Cruiser。他們測量了帆材料、支撐結構和控制系統等組件的成熟度等級。這項工作強調，目前的技術可以到達太陽系的遙遠區域，但還沒有為載人或短期星際旅行做好準備。
2016 年宣布的突破性攝星計劃，計劃使用強大的地面雷射將奈米飛船發送到比鄰星。該計畫於 2025 年底陷入停滯，資金被凍結。 Svarog 由倫敦帝國學院的學生領導，專注於日球層頂，距離太陽約 145 億公里的區域。該策略包括太陽潛水以獲得初始速度。
- Svarog 於 2024 年底進行了一次高空氣球試航，結果據稱取得了部分成功。
- NASA 的太陽巡洋艦計劃以 40 公尺長的帆在 L1 拉格朗日點附近研究太陽。
- 該機構於 2023 年結束了該項目，但仍在繼續評估類似的概念。
這些例子說明了不同的路徑。一種依賴強大的雷射。另一種利用重力和強烈的太陽輻射。第三個尋求對抗重力的穩定性。
過去的測試證明了基本功能
Lightsail 2 於 2019 年開始飛行，並展示了僅利用太陽壓力的軌道轉移。該任務持續的時間比預期的要長，並於 2022 年重新進入地球大氣層結束。日本 Ikaros 於 2010 年到達金星並驗證了部署和導航。這些試飛顯示推進裝置在真實環境中發揮作用。
問題在更大範圍內仍然存在。美國宇航局的一項先進測試遇到了部署困難，帆無法控制地旋轉。材料需要承受太陽附近的極端高溫。輕質結構必須保持形狀，在壓力下不會扭曲或彎曲。
技術挑戰限制了當前的雄心
工程師確定了三個關鍵領域。第一個涉及熱管理以防止過熱。第二個需要堅固而輕量的支撐來支撐數十公尺的帆。第三個要求精確的姿態控制系統以維持穩定的方向。
森古普塔的研究得出的結論是，這項技術既不奢侈，也不太未來主義。它代表了向深度探索邁出的可行的進化步驟。然而，載人星際任務仍需要在耐用性、規模和系統整合方面取得重大進展。
材料和結構的最新進展
研究正在尋找更耐用的薄膜和輕質複合材料圍油欄。美國太空總署先進複合太陽帆系統等項目測試了聚合物和碳纖維的材料。這些發展減輕了重量並增加了剛性。公司和機構探索商業應用，例如碎片清除或太空天氣觀測站。
Svarog 計畫作為一項學生倡議仍然活躍。它代表著將第一個民用物體放入星際空間的努力。氣球測試有助於完善軌道動力學模型。
太陽能推進的下一步是什麼
航太機構和大學計劃在未來幾年進行更多演示。重點是到達日球層頂或從有利位置監測太陽的航班。成功取決於在不過度增加成本或複雜性的情況下解決當前的限制。
太陽帆為長期任務提供了化學推進劑的經濟替代品。它們允許連續加速，隨著時間的推移累積速度。這項特點使得該技術對於逐步探索外太陽系具有吸引力。
星際之路仍然需要耐心和迭代。倫敦帝國學院的研究充當了更新的地圖。它顯示了早期概念的具體進展，並指出了需要注意的明顯障礙。