太陽帆（也稱為光帆，特別是它使用來自于太陽以外的光源時）是使用巨大的薄膜鏡片，以太陽的輻射壓做為太空船推進(jìn)力的一種計劃。輻射壓不僅非常小，而且與太陽距離的平方成反比，但不同于火箭的是，太陽帆不需要燃料。推進(jìn)力雖然很小，但是只要太陽繼續(xù)照耀著，太陽帆就能繼續(xù)運(yùn)作。太陽帆的觀念是17世紀(jì)德國的天文學(xué)家開普勒最早提出的 ，在1920年待后期，福祿貝爾·占德經(jīng)過近十年的淬練才再度提出此一觀念。
：美國一個項名為“Sunjammer”的太陽帆項目，計劃在2014年將一個擁有1200平方米展開面積的太陽帆發(fā)射升空，該太陽帆也將成為有史以來研制的最大太陽帆。這個太陽帆將可以實現(xiàn)大約0.1牛頓的推力，預(yù)計飛行超過300萬公里。其理論上最高速度是光速的2%，也就是6000km/s，它可以在太陽光子以及的帶電粒子流的推動下飛行…更新時間：2013-03-09 10:31:25
：太陽和其他恒星一樣，可發(fā)出巨大數(shù)量的光子，所形成的太陽風(fēng)可對物體產(chǎn)生“壓力”，在許多科幻作品中，太陽帆被認(rèn)為是一種十分“普及”的空間動力系統(tǒng)。
美國宇航局的稅收10號探測器在1974年成功進(jìn)行了一次技術(shù)演示，當(dāng)時它即興地用自己的太陽能板當(dāng)作太陽帆來使用。接下來美國、俄羅斯、印度和日本進(jìn)一步驗證了該技術(shù)的可行性。
2005年6月，美國行星協(xié)會與幾家俄羅斯空間組織合作，將世界上首次使用太陽帆作為航天飛行動力裝置的飛船——“宇宙1號(Cosmos-1)”發(fā)射升空。可惜這次實驗未能成功將太空船送入軌道。[1]
2010年6月份，日本的“伊卡魯斯飛船”成功發(fā)射升空。它的太陽帆展開面積約為200平米，使用聚酰亞胺材料制成，上面還安裝有液晶顯示屏，其作用是通過調(diào)節(jié)反光度實現(xiàn)對太陽帆姿態(tài)的控制。伊卡魯斯在太空中達(dá)到了大約每秒100米的飛行速度，并在它展開太陽帆之后6個月抵達(dá)了它的目的地：金星。[2]
因此，在軌道上的風(fēng)帆不需要盤旋或移動以指向或離開太陽，幾乎所有的任務(wù)都可以使用風(fēng)帆來改變軌道，而不是直接的推離開行星或太陽。當(dāng)在環(huán)繞著行星運(yùn)轉(zhuǎn)時，風(fēng)帆是在軌道被緩慢的轉(zhuǎn)動著，推力的作用是讓太空船從低軌道運(yùn)動至高軌道，并使他不要落入低軌道上。當(dāng)軌道距離行星夠遠(yuǎn)時，風(fēng)帆會環(huán)繞著太陽繼續(xù)相似的回旋運(yùn)動。
最適合太陽帆進(jìn)行的任務(wù)是在太陽附近的回旋，那里有充裕的光子，太陽帆的效率最高。也因為這個原因，多數(shù)的太陽帆被設(shè)計得能耐高溫。
光是由沒有靜態(tài)質(zhì)量但有動量的光子構(gòu)成的，當(dāng)光子撞擊到光滑的平面上時，可以像從墻上反彈回來的乒乓球一樣改變運(yùn)動方向，并給撞擊物體以相應(yīng)的作用力。單個光子所產(chǎn)生的推力極其微小，在地球到太陽的距離上，光在一平方米帆面上產(chǎn)生的推力只有0.9達(dá)因，還不到一只螞蟻的重量。因此，為了最大限度地從陽光中獲得加速度，太陽帆必須建得很大很輕，而且表面要十分光滑平整。
太陽帆產(chǎn)生的推力很小，不能為航天器從地面起飛，但在沒有空氣阻力存在的太空，這種小小的推力仍然能為有足夠帆面面積的太陽帆提供10e－5～ 10e－3g左右的加速度。如先用火箭把太陽帆送入低軌道，則憑借太陽光的加速，它可以從低軌道升到高軌道，甚至加速到第二、第三宇宙速度，太陽帆理論上最高速度是光速的2%，也就是6000km/s。如果帆面直徑為300米，其面積則為70686平方米，由光壓獲得的推力為0.034噸?？砂?.5噸質(zhì)量的航天器在200多天內(nèi)送到火星；如果直徑大到2000米，它獲得的1.5噸的推力就能把重約5噸的航天器送到太陽系以外。
由于來自太陽的光線提供了無窮盡的能源，攜有大型太陽帆的航天器最終可以以每小時24萬公里的速度前進(jìn)。這個速度要比當(dāng)今以火箭推進(jìn)的最快航天器快4—6倍。即比第二宇宙速度快6倍，比第三宇宙速度快4倍。[3]
普通人對太陽帆有一個誤解，以為它們在光壓的推動下只能遠(yuǎn)離太陽而不能接近。而實際上，透過調(diào)整太陽帆的角度(類似帆船中的三角帆)，使其加速度方向與在軌運(yùn)行的速度方向相反，并透過減速降低軌道的能量，降低軌道高度。最終，太陽帆將以螺旋運(yùn)動的方式接近太陽。
如果軌道高度低于800km，太陽帆基本就沒有用武之地了，因為此時大氣阻力的影響比光壓要大許多。只有當(dāng)軌道高度大于這個限度時，太陽帆才能在光壓的推動之下產(chǎn)生一個非常微小的加速度，通過數(shù)月的累積達(dá)到足夠的速度。太陽帆通常要做得很大，而載荷相比之下就非常小了。直到現(xiàn)在，太陽帆的展開依舊是一個不小的難題。
太陽帆可以懸停在地球的極地上空。配備了太陽帆的航天器也可以定位到離太陽很近的軌道上，并能相對于太陽或地球保持靜止。這種形式的衛(wèi)星被命名為Forward衛(wèi)星。
軌道修正正在飛往水星旅途中的信使號探測器便利用了其太陽能電池板上所產(chǎn)生的光壓來進(jìn)行軌道修正。通過改變太陽能電池板和太陽之間的相對角度，可以調(diào)整輻射壓的大小，這比推進(jìn)器要精確得多。在引力加速機(jī)制下，很小的誤差也會被放大很多倍，所以，精確的軌道修正可以為以后節(jié)省大量的燃料。
日本發(fā)射的隼鳥號在回程時則使用太陽能電池板上產(chǎn)生的太陽光壓當(dāng)做姿勢穩(wěn)定控制，用以替代無法使用的X軸和Y軸控制裝置，并與離子引擎加以輔助尚能使用的Z軸姿勢控制裝置。
星際飛行以太陽帆直接進(jìn)行星際航行一直是太陽帆研發(fā)的最終目的。目前唯一確認(rèn)以太陽帆進(jìn)行星際航行的，只有日本于2010年發(fā)射的實證測試宇宙探測器IKAROS。
最新的一個項目便是一個被取名為“Sunjammer”的太陽帆項目，該項目由美國宇航局和總部位于加州的嘉德宇航公司(L’Garde)聯(lián)合實施?！癝unjammer”太陽帆將具有超過13000平方英尺(約合1200平方米)的展開面積，這將使其成為有史以來研制的最大太陽帆。這樣面積大小的太陽帆預(yù)計將可以實現(xiàn)大約0.1牛頓的推力，按計劃它將于2014年發(fā)射升空，預(yù)計飛行超過300萬公里。
此次太陽帆本身將會使用一種高技術(shù)材料“高溫聚酰亞胺薄膜”制成，這種材料此前也被用于宇航服的制作，幫助宇航服實現(xiàn)三大主要功能，即：熱隔絕，宇宙射線防護(hù)以及微隕石撞擊防護(hù)。借助這種堅韌無比的材料，這架太陽帆將會在太陽光子以及太陽風(fēng)的帶電粒子流的推動下飛行。[2]
