太阳帆可以在未来 10 到 20 年内将航天器推进到太阳系边缘。伦敦帝国学院 Debdut Sengupta 最近领导的一项研究分析了当前的技术状况。结果表明演示取得了真正的进展，但也揭示了更雄心勃勃的任务面临的重大技术挑战。
该概念利用阳光或光子的压力来推动薄而轻的结构，而不需要燃料。这种方法让人想起古代利用风的帆，适应太空的真空。来自行星协会的 Lightsail 2 和来自日本的 Ikaros 等项目已经在实际飞行中验证了该想法的基本部分。
研究评估拟议任务的技术准备情况
Debdut Sengupta 和同事研究了三个主要举措：突破摄星、Project Svarog 和 Solar Cruiser。他们测量了帆材料、支撑结构和控制系统等组件的成熟度水平。这项工作强调，目前的技术可以到达太阳系的遥远区域，但还没有为载人或短期星际旅行做好准备。
2016 年宣布的突破性摄星计划，计划使用强大的地面激光器将纳米飞船发送到比邻星。该项目于 2025 年底陷入停滞，资金被冻结。 Svarog 由伦敦帝国理工学院的学生领导，重点研究日球层顶，距太阳约 145 亿公里的区域。该策略包括太阳潜水以获得初始速度。
- Svarog 于 2024 年底进行了一次高空气球试航，结果据称取得了部分成功。
- NASA 的太阳巡洋舰计划以 40 米长的帆在 L1 拉格朗日点附近研究太阳。
- 该机构于 2023 年结束了该项目，但仍在继续评估类似的概念。
这些例子说明了不同的路径。一种依赖于强大的激光。另一种利用重力和强烈的太阳辐射。第三个寻求对抗重力的稳定性。
过去的测试证明了基本功能
Lightsail 2 于 2019 年开始飞行，并演示了仅利用太阳压力的轨道转移。该任务持续的时间比预期的要长，并于 2022 年重新进入地球大气层结束。日本 Ikaros 于 2010 年到达金星并验证了部署和导航。这些试飞表明推进装置在真实环境中发挥作用。
问题在更大范围内仍然存在。美国宇航局的一项先进测试遇到了部署困难，帆无法控制地旋转。材料需要承受太阳附近的极端高温。轻质结构必须保持形状，在压力下不会扭曲或弯曲。
技术挑战限制了当前的雄心
工程师确定了三个关键领域。第一个涉及热管理以防止过热。第二个需要坚固而轻量的支撑来支撑数十米的帆。第三个要求精确的姿态控制系统以保持稳定的方向。
森古普塔的研究得出的结论是，这项技术既不奢侈，也不太未来主义。它代表了向深度探索迈出的可行的进化步骤。然而，载人星际任务仍然需要在耐用性、规模和系统集成方面取得重大进展。
材料和结构的最新进展
研究正在寻找更耐用的薄膜和轻质复合材料围油栏。美国宇航局先进复合太阳帆系统等项目测试了聚合物和碳纤维的材料。这些发展减轻了重量并增加了刚性。公司和机构探索商业应用，例如碎片清除或太空天气观测站。
Svarog 项目作为一项学生倡议仍然活跃。它代表着将第一个民用物体放入星际空间的努力。气球测试有助于完善轨道动力学模型。
太阳能推进的下一步是什么
航天机构和大学计划在未来几年进行更多演示。重点是到达日球层顶或从有利位置监测太阳的航班。成功取决于在不过度增加成本或复杂性的情况下解决当前的限制。
太阳帆为长期任务提供了化学推进剂的经济替代品。它们允许连续加速，随着时间的推移积累速度。这一特点使得该技术对于逐步探索外太阳系具有吸引力。
星际之路仍然需要耐心和迭代。伦敦帝国理工学院的研究充当了更新的地图。它显示了早期概念的具体进展，并指出了需要注意的明显障碍。