光帆,又稱太陽帆,是一種把太陽光作為動力,驅動太空飛行器執行任務的系統。
這裡利用的是太陽光光壓作用產生的動力,而不是太陽能發電產生的動力。
當然這裡說的太陽光,不僅僅指太陽系的太陽,而是指宇宙中的一切能發光的恆星。
最早的光帆技術,應用在日本的金星探測器「伊卡洛斯號」(IKAROS)上。
IKAROS,全稱Interplanetary Kite-craft Accelerated by Radiation Of the Sun,翻譯出來是:依靠太陽輻射加速的星際風箏,人如其名,它是由日本宇宙航空研究開發機構開發的試驗性太空探測器,是世界第一個成功在行星際空間運作的太陽帆,2010年12月8日,IKAROS 在距離金星8萬公裡處掠過。而它的名字取名自希臘神話中的人物伊卡洛斯。
它的作用原理就像大海上航行的風帆,藉助巨大的薄膜鏡片,以太陽的輻射壓作為太空船推進力。
雖然輻射壓非常小,但是由於太空飛行器本身重量不大,並且宇宙中大部分幾乎是真空狀態,
光壓輻射已經足夠提供飛行動力。理論上,只要有光照射的地方,太陽帆就能一直運作。
致力於探測火星和太陽系其他天體、尋找近地天體和外星生命的美國非營利組織行星學會,在2015年發射了光帆一號,驗證光帆飛行技術可行性。
2019年6月2日,行星學會藉助埃隆馬斯克公司SpaceX的獵鷹重型火箭發射升空光帆二號進行試驗,它的太陽帆展開之後有32平米大。
太陽帆目前的應用主要在以下三個方面。
1、為衛星提供動力
配備了太陽帆的衛星,可以定位到地球和太陽的同步軌道上,並保持相對靜止。
2、軌道修正
適用於星際飛行中的軌道修正。飛往水星的信使號探測器便利用了其太陽能電池板上所產生的光壓來進行軌道修正。它的原理是通過改變太陽能電池板和太陽之間的相對角度,進而調整輻射壓的大小,精確修正軌道方向,節省大量飛行燃料。
3、最終目的就是為星際航行提供動力
類似於日本的金星探測器「伊卡洛斯號」,技術成熟之後,人類探索宇宙的腳步會向銀河系更深處邁進。