互动科普

太空中没有加油站。为了把成本低、质量轻的航天器送上太空执行远程任务，美国航空航天局（NASA）和几家私人航天公司正尝试用太阳能作为动力。这些方法包括使用太阳光光压驱动的“光帆”，以及下一代太阳能电力推进系统。一个名为“光帆”2号（LightSail 2）的私人资助的航天项目，计划在接下来的几个月中，将一个午餐盒大小的航天器发射到预定轨道，并展开一张约两个停车位大小的聚酯帆（Mylar sail）。如果成功，这些技术很可能会用在美国航空航天局未来对火星及更远星球的探测项目上。

太阳帆并非科幻小说中的虚构之物。早在2010年，日本的“伊卡洛斯”号（IKAROS）探测器就在执行飞往金星的星际任务时，验证了太阳帆这一概念。“光帆”2号试验由美国行星协会（Planetary Society，世界上最大的非营利业余太空科学组织）资助，计划耗资545万美元。支持者认为，使用“光帆”2号的技术，无需推进剂，即可操控在地球轨道运行的低成本立方体卫星（CubeSats）。“光帆”2号的表现还决定着美国航空航天局是否会在近地小行星侦察卫星（NEA Scout，预计在2019年发射）上使用光帆技术。

莱斯·约翰逊（Les Johnson）是美国航空航天局马歇尔太空飞行中心（Marshall Space Flight Center）负责近地小行星侦察卫星发射任务的首席科学家。他认为：“太阳帆的真正价值在于，只需极小的能量，就可为航天器提供持续小推力。”稳定的太阳光压，相当于每英亩（约为4047平方米）帆上不到1盎司（约为28克）的推力，足以让一个小型探测器逐渐加速前行。约翰逊解释说，通过调节反光度，可以控制太阳帆姿态和航天器。由于适用于长时间飞行，这项技术对于低成本、轻荷载的任务而言非常理想，比如美国航空航天局近地小行星侦察卫星拟对一颗小行星开展的侦察任务。

不过，太阳光到达木星轨道附近时，光线会弱到不足以驱动以大多数以太阳帆为动力的飞行器。但美国航空航天局太空技术任务委员会（Space Technology Mission Directorate）首席工程师杰弗里·希伊 (Jeffrey Sheehy)和约翰逊都认为，这项技术有可能为星际任务铺平道路，研究人员可以用强大的激光替代太阳光，为宇宙飞船加速，从而达到光速的十分之一甚至更快。一项名为“突破摄星”（Breakthrough Starshot）的私人太空项目，希望能在未来30年内将这类航天器发射到距离地球最近的星系——半人马座阿尔法星（Alpha Centauri）。

希伊说，通过太阳能电力推进装置，阳光还能间接地驱动更大的无人或载人宇宙飞船。太阳能电池板可以为燃料推进器供电，帮助推进器将气体转化为等离子体羽流，驱动航天器。

美国航空航天局已经招募了几家公司，如洛克达因公司（Aerojet Rocketdyne，全球领先的火箭推进系统制造商）和艾德·阿斯特拉火箭公司（Ad Astra Rocket Company），以提升这些系统的输出功率。希伊说：“现在，我们的太阳能电力推进系统只有几千瓦的电力。我们正在努力实现达到几十千瓦电力，并在此基础上，争取达到几百千瓦的输出功率。”