人们大都熟悉风帆船，它是游弋在江湖河海中依靠风力推动的船只。太阳帆飞船则是航行在浩瀚宇宙空间借助太阳和其他恒星的光压推动作极速飞行的“船”。前不久，日本太空科学研究所计划利用太阳帆前往金星和木星进行探测，具体时间是2007～2008年发射向金星航行的实验性太阳帆飞船，2009年发射向木星的太阳帆飞船。而美国得克萨斯州休斯敦的一家公司也宣布将于2005年发射“人类星际飞船1号”的太阳帆飞船……

源远流长

太阳帆技术的研究起始于400多年前，著名天文学家开普顿就设想过不携带任何能源，依靠太阳光就能驰骋太空的宇宙飞船。直到20世纪20年代，太阳帆的概念才更清晰地显现出来，俄国航天事业的先驱者齐奥尔科夫斯基与同事灿德尔认为：“用照到很薄的巨大反射镜上的阳光所产生的推力可以获得宇宙速度。”这反射镜正是灿德尔最早提出的太阳帆：一种包在硬质塑料上的超薄金属帆，成为今天太阳帆的雏形。至90年代，俄罗斯把能照亮大地的“巨型太空伞”送上了地球轨道。这虽不是太阳帆船，但为未来的太阳帆飞船飞行打下了基础。欧洲空间局还曾在1999年试验20米×20米的太阳帆在地面展开技能。太阳帆飞船的设计方案有多种，就其帆的展开方式就有旋转式、机械拉伸式……

目前，美国、日本、法国和俄罗斯等国正致力于将太阳帆发展成一种星际航天器的研究设计。据介绍，一种仅重150千克的太阳帆船，需配置2000平方米的太阳帆作为动力，由地球飞向月球的时间可从半年逐渐缩短至一个月以内，这艘太阳帆船有可能在本世纪初投入使用。另据报道，美国航空航天局计划在2010年发射一艘经得起太空恶劣环境考验的太阳帆船，历时15年，飞行37亿千米路程，直至太阳系的边缘。

主角是光子

我们知道，光是由光子构成的。当光子撞击到光滑的太阳帆上时（太阳帆是一张悬挂在飞船上的超薄铝箔或是聚酰亚胺薄膜制成的巨帆，其厚度约为12.5微米或更薄，有异常光滑平整的面和容易展开的结构组成），就会像从墙上反弹回来的乒乓球一样改变运动方向，并给撞击物一个作用力。俄国物理学家彼德·莱贝德夫就曾在真空实验室里做过这种实验，他将一束强光照射在真空实验室内的金属盘上，果然，光子能推动金属盘，并计算出推力的大小，如果太阳帆的直径为300米，面积可达70680平方米，由光压获得的推力为0.034吨，这一推力可使重0.5吨的飞船在200多天时间内飞抵火星。若太阳帆的直径增至2000米，将能获得1.5吨的推力，可以把重5吨的航天器送出太阳系。

太阳帆飞船飞行时就像帆船在大海中航行，只需改变帆的倾角，就可达到调整飞行方向的目的。并且当帆与太阳光形成的角度所产生的推力与太阳帆的运动方向一致时，飞船将被逐渐加速，反之将被逐渐减速。根据计算，太阳帆与太阳光之间的夹角为55度时，太阳帆会进入逐渐加速的航道中。要改变太阳帆与太阳光之间的夹角，只需移动固定在飞船上的两块滑块，使飞船的重心发生变化，导致太阳帆转动，夹角也随之发生变化。

瞄向新高度

研制太阳帆飞船，会碰到许多技术难关需要去解决，主要的难关表现在：“帆”材料的选用和研制，以日本研制的太阳帆为例，他们使用的帆材料，不仅能耐高温，还能抗紫外线和其他宇宙射线，既轻又薄（仅12.5微米）。将这种太阳帆的一面涂上一层很薄的铝以提高反射率，在帆的另一面则不涂任何东西，可以将聚集的热量散出去，避免因过热发生危险。结构问题也极为重要，必须达到方便控制，轻松灵活，操作准确无误，结构上一旦出现闪失，就将前功尽弃。宇宙尘的威胁也是个突出问题，当然在长达数年的宇宙航行中，不受宇宙尘的袭击是不可能的。根据估算，如果宇宙尘的侵袭不超过200万个小孔，还不会置太阳帆于死地，一旦大大超过这根红线，太阳帆将变成千疮百孔的破网。研制人员该如何应对？

太阳帆飞船尚在研制之中，科学家已经将研制的目光瞄向更高的微波帆飞船、激光帆飞船和粒子束帆飞船……

太阳帆打开过程

●进入地球轨道后，控制人员打开8个方向上的太阳帆。飞船伸出8个带有太阳帆的机械手

●压缩空气被注入太阳帆的管道，帆面被拉长

●太阳帆继续展开

●聚酯薄膜最终形成一层薄薄的硬式太阳帆