什麼是太陽帆？
太陽帆是一種利用太陽光對大型反射薄膜的輻射壓力來產生推力的航天器推進方式，無需燃料。太陽發出的光子攜帶動量 — 當它們從帆的鏡面反射時，將兩倍的動量傳遞給航天器。雖然力很微小（在地球距離約為每平方米9微牛頓），但它是連續且免費的。經過數週和數月，這種溫和的推力累積成巨大的速度。JAXA的IKAROS於2010年成為首個行星際太陽帆，行星協會的LightSail 2在地球軌道上演示了受控太陽帆航行。透過調整帆相對於陽光的角度，導航員可以螺旋向外飛往火星和木星，或俯衝靠近太陽以獲得通往星際空間的彈弓效應。
<strong>為什麼這很重要？</strong> 太陽帆提供無限的速度增量而無需攜帶燃料 — 這是太空推進的聖盃。化學火箭在幾分鐘內燃盡，而太陽帆可以加速數年。這使它們非常適合外太陽系任務、小行星交會甚至星際前驅任務。NASA的NEA Scout使用太陽帆訪問了一顆小行星，突破攝星計劃設想鐳射推動的光帆在人類有生之年到達半人馬座阿爾法星。理解太陽帆航行意味著理解深空探索的未來。
📖 深入了解
類比 1
太陽帆可以想像成海洋上的帆船，但推動帆的不是風，而是陽光。數以兆計的微小光子粒子從巨大的反射片上反彈，每個粒子都會產生微小的推動力。一個光子幾乎什麼也不做，但每秒有數萬億個光子加起來。幾個月來，微風吹過的微風使太空船加速的速度比任何化學火箭所能承受的速度都要快。
類比 2
想像一下，你站在結冰的湖面上，手裡拿著一面巨大的鏡子，而有人向你丟乒乓球。每個球幾乎不會觸動你，但如果每秒鐘有數百萬個球擊中你，你就會開始在冰上滑行。現在用來自太陽的光子取代乒乓球，用無摩擦空間取代冰凍的湖泊——這就是太陽帆的工作原理。你的鏡子（帆）越輕，你走得越快。
🎯 模擬器提示
初學者
按下“開始”，然後“部署帆”以展開反光膜。
中級
切換到中間模式以存取反射率和起始軌道控制。
專家
將質量面積比降低至 5 g/m² 以下，以模擬下一代超薄帆。
📚 術語表
🏆 關鍵人物
Johannes Kepler (1619)
首次提出彗尾由於太陽輻射壓力而指向遠離太陽的方向
Friedrich Zander (1924)
第一個正式提出利用太陽帆推進太空船的蘇聯工程師
Louis Friedman (2005)
共同創立了行星協會並領導了多項太陽帆任務，包括 LightSail
JAXA IKAROS Team (2010)
成功向金星發射第一艘行星際太陽帆太空船
Les Johnson (2018)
NASA MSFC 研究員領導 NEA Scout 和其他太陽帆技術開發任務
🎓 學習資源
- Solar Sailing: Technology, Dynamics and Mission Applications [paper]
太陽帆工程與軌道力學綜合教科書（Springer，1999） - IKAROS: Sail Deployment and Its Application to Solar Sailing [paper]
首次成功的行星際太陽帆演示的結果（Acta Astronautica，2013） - The Planetary Society - LightSail [article]
公民資助的太陽帆任務和教育資源 - NASA Solar Sail Technology [article]
NASA 的太陽帆任務和技術開發