美國國家航空暨太空總署（NASA）正在開創用於太空探索的太陽帆技術，提供一種利用太陽光的環保推進系統。這項進步使得潛在的任務能夠研究空間天氣、探索太陽兩極，並冒險接近金星和水星。

美國國家航空暨太空總署（NASA）正在開發用於深空探索的太陽帆技術。這種創新的推進系統以太陽光從其表面反射為動力，最近達到了新的就緒水平，使其適用於未來的科學任務。太陽帆提供了一種無燃料、環保的推進方法，能夠將低品質任務推進到新穎的軌道和遙遠的行星上。資料來源：美國國家航空暨太空總署

NASA技術專家萊斯約翰遜（Les Johnson）年輕時曾被傑瑞-波內爾（Jerry Pournelle）和拉里-尼文（Larry Niven）於1974 年合著的小說《上帝眼中的污點》（The Mote in God’s Eye）深深吸引，小說中一艘由太陽帆推動的外星飛船拜訪了人類。今天，約翰遜和美國國家航空暨太空總署的一個團隊正準備測試類似的技術。

NASA繼續推出太陽帆技術計劃，將其作為一種前景廣闊的深空運輸方法。1 月份，該機構成功部署了四個相同的太陽帆四象限中的一個，從而實現了一個關鍵的技術里程碑。1 月30 日，在科羅拉多州朗蒙特的Redwire 公司新工廠展示了這項部署。

美國國家航空暨太空總署位於阿拉巴馬州亨茨維爾的馬歇爾太空飛行中心領導太陽帆團隊，該團隊由主承包商Redwire和分包商NeXolve組成，前者開發了部署機制和近100英尺長的吊桿，後者提供了帆膜。除了領導該項目，馬歇爾還開發了太陽帆在太空飛行時控制和導航所需的演算法。

2022 年10 月13 日，NASA 和產業夥伴在馬歇爾太空飛行中心使用兩個100 英尺長的輕質複合吊桿首次展開了4300 平方英尺的帆板四象限，使其成為當時部署的最大的太陽能帆板四象限。2024 年1 月30 日，NASA 在科羅拉多州朗蒙特的Redwire 新工廠成功部署了四個完全相同的太陽帆四象限中的一個，實現了關鍵技術的里程碑。資料來源：美國國家航空暨太空總署

太陽帆技術及其進步

太陽能帆的概念簡單而具有革命性。它的工作原理是利用太陽光的反射進行推進，類似於風力推動帆船。雖然在Redwire 的部署中只展開了帆的四分之一，但完全展開後，整個帆的面積將達到17780 平方英尺，厚度不到頭髮絲的2.5 微米。風帆由塗有鋁的聚合物材料製成。

美國國家航空暨太空總署科學任務局最近資助太陽帆技術達到新的技術就緒水準（TRL 6），這意味著該技術已準備就緒，可以提出在科學任務中飛行的建議。

約翰遜在馬歇爾大學從事風帆技術研究已有25 年之久，他說：”這是在準備將其用於太空任務之前，在地面上邁出的重要的最後一步。下一步就是科學家們提出在他們的任務中使用太陽帆。我們已經實現了目標，並證明我們已經做好了飛行的準備。”

穿越深空的太陽帆為使用該技術的飛行任務提供了許多潛在的好處，因為它不需要任何燃料，只需很小的品質就能實現很高的推進性能。這種太空推進系統非常適合在新軌道上執行低品質任務。

約翰遜說：”一旦脫離地球引力進入太空，最重要的是效率和足夠的推力，以便從一個位置到達另一個位置。”

“太陽能帆透過反射太陽光來實現這一目標–帆的尺寸越大，就能提供越大的推力”。

– 萊斯-約翰遜，美國國家航空暨太空總署技術專家

未來應用與環境效益

利用太陽帆技術進行的一些有意義的飛行任務包括研究太空天氣及其對地球的影響，或對太陽南北兩極進行高級研究。後者受到了限制，因為將太空船送入環繞太陽的極軌道所需的推進力非常大，使用當今大多數推進系統根本不可行。考慮到金星或水星離太陽很近，而且太陽帆在那裡更強烈的陽光下會產生更大的推力，因此太陽帆推進也有可能加強未來前往金星或水星的飛行任務。

2024 年1 月30 日，美國國家航空暨太空總署馬歇爾太空飛行中心的技術專家萊斯-約翰遜（Les Johnson）和萊斯利-麥克納特（Leslie McNutt）在Redwire Space 公司成功完成太陽帆部署測試。美國國家航空暨太空總署在科羅拉多州朗蒙特的Redwire 新設施成功部署了四個完全相同的太陽帆四象限中的一個，實現了關鍵技術的里程碑。圖片來源：紅線太空公司

此外，這是一種終極的綠色推進系統，約翰遜說–只要太陽在發光，太陽帆就有推進力。在陽光較弱的地方，他設想未來可以使用雷射將太陽帆加速到高速，將其推到太陽系外，甚至更遠的地方，也許是另一顆恆星。”未來，我們可能會在太空中放置大型雷射器，當太陽帆離開太陽系時，將光束照射到太陽帆上，將它們加速到越來越高的速度，直到最終它們的速度足以在合理的時間內到達另一顆恆星。”