隨著比爾.奈的太陽能飛船升空，科幻小說的設想即將成為現實.

圖解：光帆2號的藝術概念圖

由科學教育家比爾.乃領導的一個美國非盈利公益準備發起一項太空眾籌專案，該專案是有史以來第一次使用太陽帆操縱的地球軌道衛星。

太陽帆很長一段時間都是科幻小說的寵兒。但直到最近幾年，科學家們才認真的採取一些措施使其成為可能。

它們由巨大且輕型的鏡面驅動，通過反射入射的光子來工作——就像普通的鏡子一般，當你盯著鏡子看時，你可以看到自己的影象。

但他們不是為了反射這一行為而設計的，而是利用了光子的特性——沒有品質卻有動能。這意味著當光子射入鏡子時，會像無數的小檯球一樣從一個相配的表面反彈回來，從而利用動能的推動飛船。

單個光子的推力是非常小的，但是如果你在一個足夠大的表面上照射足夠多的的光，效果就會疊加。這並不像風力推動遊艇的帆，但也沒有聽起來那麼不同。

“有趣的是，它的工作原理非常像一艘帆船” 奈說。

從一2005年發射失敗的叫做cosmos 1的專案，到2010年日本的一個用來測試光帆在星際空間內執行能力的叫做Interplanetary Kite-craft Accelerated by Radiation of the Sun(IKAROS)的專案，都說明之前已經有少數專案試圖證明太空帆的可能性。

但是這個叫做光帆2號的新專案，將會是唯一一個試圖使用太陽帆在地球軌道上操縱的專案。

該專案由行星協會啟動，行星協會是一個非盈利公益組織，致力於促進空間科學和探索。它在2019年發射，並作為獵鷹重型火箭荷載的一部分。該火箭是目前世界上最大型的火箭，由個人企業太空探索技術公司（SpaceX）建造完成。

行星協會的詹妮弗.沃恩說“這個耗資700萬美元的專案100%由個人資助，這些人對太空飛行充滿熱情，並願意把自己的錢投入其中。” 她補充道，總共有4萬多人捐款，捐款金額從5美元到100多萬美元不等。

該組織的首席科學家兼光帆專案經理布魯斯.貝茨解釋說，該航天器本身是一個“三單元立方體衛星”。他說：“大概有一條麵包那麼大。”

它只有5公斤重，降低了發射成本，並允許和其他專案共享空間。

一旦進入軌道，它將發射出四個鈷合金吊杆，並將部署32平凡米閃亮的聚脂薄膜——這就形成了帆。

“這相當於一個拳擊臺的大小” 貝茨說, 並補充道 “其中一個巨大的挑戰是，如何把所有這些東西塞進一個微型宇宙飛船裡”。

該任務的專案經理大衛.斯賓塞說，為了導航，飛船將使用一個太陽能動量輪來改變整個飛行器的角度，包括光帆。

這將使它通過改變Sunny照射船帆的角度來控制方向，當航天器需要推力時，它會旋轉帆使帆面朝向太陽。當這樣的推力把他推向錯誤的方向時，它就會旋轉，這樣船帆就會緊貼著太陽。

貝茨說，即使船帆完全朝向太陽，對它的壓力也會很小，就像一隻蒼蠅坐在你前臂上的重量一樣。

但是斯賓塞補充說，“它總歸在那裡，你可以使用它。”

斯賓塞說，運載火箭將把他送到一個高度約為720公里的圓形軌道，但是帆應該可以讓它每天增加500米。

“如果我們每天都可以實現可觀的增長，那就是一種勝利，”他說道。

並不是說這項任務就沒有風險了，斯賓塞認為最大的風險是太陽感測器和磁力儀的故障，這些感測器和磁力儀用來幫助宇宙飛船知道它指向的方向。

“這些東西必須正常合理的執行以便航天器控制自身” 他說道。

偏離軌道的宇宙射線和其他輻射也會造成軟體和硬體的問題。

與此同時，光帆2號任務也引起了美國宇宙航天局科學家們的極大興趣，他們希望在2020年發射自己的光帆推進任務，命名為“國家航空航天偵察兵”，探索一科名為“1991VG”的小型近地小行星。

該航天器重13公斤，使用6個立方體衛星的發射空間，並有一個82平凡米的光帆。

然而，即使如此大的表面積，也只能提供非常低的加速度——大約每秒0.07毫米的速度，此次任務的首席研究員美國國家航空航天局馬歇爾航天中心的萊斯.約翰遜說道。

但是這已經足夠讓它在兩年內以每秒4到5公里的速度與小行星會和，然後慢慢地飛躍它。

這次任務的成本只有2800萬美元，只是傳統的小行星會和任務成本的一小部分。

“光帆真正酷的地方在於,” 他補充道 “如果一切正常，我們可以繞一個圈，然後再回來。這需要幾個月的時間，但如果我們需要更多的資料，我們會提前回來。”

他的團隊和光帆2號的團隊，他補充道，已經相互交流很久了。

“我們都是太陽能’水手’，都想實現同樣的目標，所以我們彼此交談，彼此分享。” 他說

他補充說，從技術角度來看有趣的地方是，無論是NASA的光帆還是行星協會的光帆，都沒有使用奇異的新材料。

他解釋說:“這些吊杆也帆的材料已經存在很長時間了。”

“使之成為可能的是航天器的小型化。當一切都開始收縮時，我們建造的帆突然開始有效地加速。這就是整個領域得以騰飛的原因，”

與此同時，光帆2號的行動應該在美國和澳洲的大部分地區都能看到——基本上是在赤道42度以內的任何地方都可以，貝茨說。

它的亮度將取決與它在任何特定時刻的光帆角度，但如果你在正確的時間捕捉到它，貝茨說:“它將非常明亮——比最亮的行星還要亮的多。”

奈補充說，在行星協會的網站上將會有一個地方，你可以輸入你的經度和緯度，並得到看的方向。

“住在離赤道不遠的人很可能不止一次地看到它” 他說。

相關知識延伸閱讀

太陽帆（也稱為光帆，特別是它使用來自於太陽以外的光源時）是使用巨大的薄膜鏡片，以太陽的輻射壓做為太空船推進力的一種計劃。輻射壓非常小，但不同於火箭的是，太陽帆不需要燃料。推進力雖然很小，但是隻要太陽繼續照耀著，太陽帆就能繼續運作。

圖解：太陽帆的構想圖。

太陽能集熱器、溫度控制面板和Sunny下的樹蔭都可以視為特殊的太陽帆，太陽帆可以幫助在軌道上的太空船調整飛行姿態或是對軌道做少量的修正而無須耗費燃料，而用別的方法都必須消耗燃料才能操縱或控制飛行姿態。已經有一些小規模的，為特定目的建造的太陽帆被嘗試過。一些無人太空船，像先鋒10號，曾經成功的以這些技術延長了產品使用的期限。

參考資料

1.Wikipedia百科全書

2.天文學名詞

3. Richard A Lovett- pwq