太阳帆这个词可能会让人的脑海中浮现出旧式巨型帆船（如飞剪船）或现代美国杯赛艇用船的形象。不过，太阳帆的原理、制造和工作方式与真正的帆船是截然不同的。

什么是太阳帆？

太阳帆是一面非常巨大的镜子，可以反射太阳光。当太阳光的光子撞击到太阳帆上并弹回时，它们会向太阳帆传递动量，从而轻轻地推动太阳帆。由于太阳光发出的光子很多，并且这些光子在不断地撞击帆，因此会对帆施加一个恒定压强（每单位面积的作用力），从而使航天器产生一个恒定加速度。尽管太阳帆上的作用力小于传统化学火箭，如航天飞机。但随着时间的推移，太阳帆航天器的速度会不断提升，继而达到一个更大的速度。这就像一阵狂风与轻柔的微风对一颗漂浮在空气中的蒲公英种子的影响。尽管狂风（火箭发动机）一开始对种子的作用力比较大，但狂风很快会消失，而种子也只能滑行一段距离；而微风可以在较长的时间里轻轻推动种子前进，而种子飞行的距离也会更远。利用太阳帆，航天器可以在太阳系中以及恒星之间航行而无需庞大的火箭发动机和大量的燃料。

太阳帆采用什么材料制成？

太阳帆要想成为一种切实可行的推进航天器的方法，必须具有以下特性：

• 面积大——它必须尽可能多地采集太阳光，因为面积越大，太阳光的作用力就越大。
• 重量轻——太阳帆必须很薄，质量应尽可能轻一些，因为质量越大，太阳光能给予帆的加速度就越小。
• 耐用、耐热——它必须能承受太空中温度变化、带电粒子和微流星体所带来的威胁。

为了满足这些特性，大多数太阳帆由轻薄耐用的塑料（如聚酯薄膜或聚酰亚胺薄膜）制成，上面镀有一层金属。例如，宇宙1号的太阳帆由铝镀聚酯薄膜制成，厚度为5微米（普通的莎纶（一种合成纤维商标名）食品包装袋的厚度约为25微米，面积为600平方米）。

太阳帆的设计主要分为三种：

­ NASA供图 正方形太阳帆

• 正方形太阳帆——需要帆下桁来支撑帆材料。
• 直升机式太阳帆——太阳帆被加工成叶片状，就像一架直升飞机，必须通过旋转才能获得稳定性。
• 圆盘式太阳帆——即圆形帆，必须通过移动质心相对于压力中心的位置来控制。

宇宙1号上配备的太阳帆介于正方形太阳帆和直升机式太阳帆之间。它是一个圆形的太阳帆，分为八个三角形叶片，并由充气式帆下桁提供支撑。这种帆不需要通过旋转来获得稳定性。