什么是太阳帆？
太阳帆是一种利用太阳光对大型反射薄膜的辐射压力来产生推力的航天器推进方式，无需燃料。太阳发出的光子携带动量 — 当它们从帆的镜面反射时，将两倍的动量传递给航天器。虽然力很微小（在地球距离约为每平方米9微牛顿），但它是连续且免费的。经过数周和数月，这种温和的推力累积成巨大的速度。JAXA的IKAROS于2010年成为首个行星际太阳帆，行星协会的LightSail 2在地球轨道上演示了受控太阳帆航行。通过调整帆相对于阳光的角度，导航员可以螺旋向外飞往火星和木星，或俯冲靠近太阳以获得通往星际空间的弹弓效应。
<strong>为什么这很重要？</strong> 太阳帆提供无限的速度增量而无需携带燃料 — 这是太空推进的圣杯。化学火箭在几分钟内燃尽，而太阳帆可以加速数年。这使它们非常适合外太阳系任务、小行星交会甚至星际前驱任务。NASA的NEA Scout使用太阳帆访问了一颗小行星，突破摄星计划设想激光推动的光帆在人类有生之年到达半人马座阿尔法星。理解太阳帆航行意味着理解深空探索的未来。
📖 深入了解
类比 1
可以将太阳帆想象成海洋上的帆船，但推动帆的不是风，而是阳光。数以万亿计的微小光子粒子从巨大的反射片上反弹，每个粒子都产生微小的推动力。一个光子几乎什么也不做，但每秒有数万亿个光子加起来。几个月来，微风吹过的微风使航天器加速的速度比任何化学火箭所能承受的速度都要快。
类比 2
想象一下，你站在结冰的湖面上，手里拿着一面巨大的镜子，而有人向你扔乒乓球。每个球几乎不会触动你，但如果每秒有数百万个球击中你，你就会开始在冰上滑行。现在用来自太阳的光子代替乒乓球，用无摩擦空间代替冰冻的湖——这就是太阳帆的工作原理。你的镜子（帆）越轻，你走得越快。
🎯 模拟器提示
初学者
按“开始”，然后“部署帆”以展开反光膜。
中级
切换到中间模式以访问反射率和起始轨道控件。
专家
将质量面积比降低至 5 g/m² 以下，以模拟下一代超薄帆。
📚 术语表
🏆 关键人物
Johannes Kepler (1619)
首次提出彗尾由于太阳辐射压力而指向远离太阳的方向
Friedrich Zander (1924)
第一个正式提出利用太阳帆推进航天器的苏联工程师
Louis Friedman (2005)
共同创立了行星协会并领导了多项太阳帆任务，包括 LightSail
JAXA IKAROS Team (2010)
成功向金星发射第一艘行星际太阳帆航天器
Les Johnson (2018)
NASA MSFC 研究员领导 NEA Scout 和其他太阳帆技术开发任务
🎓 学习资源
- Solar Sailing: Technology, Dynamics and Mission Applications [paper]
太阳帆工程和轨道力学综合教科书（Springer，1999） - IKAROS: Sail Deployment and Its Application to Solar Sailing [paper]
首次成功的行星际太阳帆演示的结果（Acta Astronautica，2013） - The Planetary Society - LightSail [article]
公民资助的太阳帆任务和教育资源 - NASA Solar Sail Technology [article]
NASA 的太阳帆任务和技术开发