超级军网飘忽不定的太阳帆
来源：百度文库 编辑：超级军网 时间：2024/05/02 16:00:43
现在的航天器到了太空，就没办法进一步加速了，只能借助惯性和星球之间的
引力来航行。人们也曾经设想了很多新式的太空航行方式，有人提出了核动力飞船
，还有人提出了电火箭技术，但是，从现在的发展前景来看，这些还不现实，而且
这些方式在未来的航程中耗资巨大。能不能有一种方式可以获得廉价的动力呢？于
是，一种新的航行方式被提出来，那就是利用太阳能来航行，在太空中，太阳能取
之不尽。
这种利用太阳能的方式是利用太阳光子来驱动一个巨大的帆板，就像风吹轮船
的风帆那样。这个风帆是用非常薄的材料制作的，当来自太阳的光子击打在这层薄
膜上的时候，它就可以推动飞船前进了，这种方式中的动力系统就是太阳帆。利用
太阳帆，可以很容易地使探测器的速度达到90千米每小时，使之能在数年时间里，
飞到太阳系以外的空间。
三大航天机构对太阳帆的态度
虽然太阳帆有这么多好处，但直到现在，美国宇航局还没有真正把它列入研发
日程。
1976年，美国的科学家就提出过大规模建造太阳帆的设想，他们建议建造一艘
太空船，为它装上太阳帆，并让它去探测1986年回归的哈雷彗星。但是，美国太空
总署却没有批准这个项目，也就没有进行太阳帆的研制工作。九十年代，这个计划
被再次提出，有消息说，美国宇航局正在进行有关太阳帆的研制工作，这个正在研
制的太阳帆飞船将在2010年发射升空，它有可能飞往遥远的冥王星。但是，在布什
总统的新太空计划中，却没有它的影子，这个计划再一次变得不了了之。由此可见
，在对待是否研制太阳帆这个问题上，美国宇航局的态度一直飘忽不定。
不仅美国，俄罗斯航天局对这项技术也是冷眼旁观，从这项技术的发展来看，
要想实现这种技术，首先要在太空中把它打开，俄罗斯早在1993年就在太空中打开
过一个伞状物。1993年2月4日，俄罗斯利用已经完成任务的“进步M15”货运飞船
，成功地进行了人造小月亮的试验，它是一个直径20米的伞状物，它把太阳的光反
射到地面上，亮度是真实月亮的3倍，它照到地面上的光芒形成宽达4公里的光带。
这应该是最早打开伞架的试验，但是俄罗斯仅仅是把它当作一次小月亮的试验，而
没有把它当作太阳帆试验。
欧洲航天局，也在努力寻找下一代航天动力系统，但是他们也没有把太阳帆列
入研发日程。
一种反对的声音
既然太阳帆有这么多好处，可是航天机构对它却打不起精神来，原因就在于有
人认为这项技术违背了有关物理学常识。
太阳帆被设计成一面完美的镜子，反射撞击到它上面的光子，当光子被太阳帆
这样一面镜子反射时，光子的温度将保持不变，根据卡诺定理，太阳帆根本不能从
太阳光中得到能量。
另一种可能是太阳帆吸收了太阳光，根据卡诺定理，只要太阳帆的温度低于光
子，就能从太阳光中吸收能量，但是，这么薄的太阳帆很快就会达到热力学平衡，
所以，它吸收的辐射和发出的辐射相等。因此，太阳帆还是不能从太阳光中得到能
量。
美国康奈尔大学的托马斯·戈尔德坚持这种反对言论，对他表示支持的人不在
少数。我们知道，光子具有动量，但是却没有质量，这有点不好理解，因为我们不
能捉住一个光子好好研究一下它究竟是个什么东西。看来，太阳帆是否真的能帮助
飞船前进，确实是一个需要仔细考虑的问题。这些反对的意见，也许正是正规的航
天机构不愿意参与的原因。
命运飘忽不定的“宇宙一号”
虽然正规的航天结构不愿意从事太阳帆的研制工作，但是一些民间机构却对它
情有独钟，因为对它的研发不需要花费太多的资金。
在美国，有一个宇宙工作室，这个组织的创办人是一位女性，提起她，可能没人知
道，但提起著名的科普作家卡尔·萨根，则人人知晓，她就是萨根的妻子。当宇宙
工作室听说美国行星学会有意要研制太阳帆的时候，两家一拍即合，宇宙工作室愿
意投资400万美元，帮助行星学会开展有关太阳帆的研制工作。行星学会拥有十多
万名付费会员，但却是一个非盈利的组织，它们致力于太空探索。
这项计划还得到了另一个组织的支持，这个组织是俄罗斯巴巴金科学研究中心
，他们负责建造一艘太空船，太阳帆就装在这艘太空船上，而且他们还要承担发射
任务。对于巴巴金科学研究中心来说，这是一笔好买卖，因为他们需要为俄罗斯退
役的军用火箭寻找出路。
按照最初的设想，这个利用太阳帆的飞船名字叫做“宇宙一号”，重量为40千
克，它装有8块三角形的超薄聚酯薄膜板。进入轨道后，它将会展开8块膜板，来自
太阳的光子压力会将它推到一个更高的轨道。
然而，该项计划在实施的过程中遇到了重重困难。2001年4月，它在地面试验
过程中，一些线路短路造成该飞船的一些元器件和电缆受到损害，亚轨道飞行的时
间一推再推。2001年7月20日，“宇宙一号”从一艘俄罗斯的核潜艇上发射升空，
虽然它进入了太空，却是一次失败的试验，后来没有找到返回舱，至于太阳帆是否
在太空中被打开，也就无从知晓。
“宇宙一号”的太阳帆实验因此遭到重创，被迫停止下来。太阳帆的命运也因
此飘忽不定。
日本第一个打开太阳帆
就在备受关注的“宇宙一号”沉默的时候，却传来日本人研制太阳帆的消息。
日本人制造太阳帆的材料是聚酰亚胺树脂，厚度只有0．0075毫米，具有耐热和抗
辐射性。2004年8月9日，日本人研制的太阳帆升空了，实验中，火箭旋转上升到超
过150公里的高度后，打开了由４片树脂薄膜组成的三叶草形的帆；在飞到最高高
度170公里时，帆与火箭分离。而后，火箭又打开由六片扇形树脂薄膜组成的帆。
大约在火箭升空6分40秒后，两个树脂薄膜帆都坠落在内之浦东面海面。
这个太阳帆成功地在太空中打开了它的伞架，但是，它却是一个无骨架的太阳
帆，更为勉强的是，它根本就没有机会来检验太阳光子能不能驱动它前进。
“宇宙一号”东山再起
也许是日本试验太阳帆的刺激，“宇宙一号”决定再次一搏。行星协会计划在
2004年年底，进行他们的下一次试验，这将是一个功能更完备的太阳帆。它的重量
达到100千克，由8片各15米长的三角形聚酯薄膜帆板组成，每张帆板的厚度比普通
的塑料垃圾袋还薄，不过，它们却坚硬异常，并且表面上涂满了反射物质。
它将从一艘停靠在巴伦支海的俄罗斯核潜艇上飞往太空，发射的时候，它的帆
板是折叠起来的，当它到达800公里的预定轨道的时候，飞船将向桅杆充气，折叠
的帆板会像花瓣一样展开，覆盖面积约600平方米。太阳光照射到帆板上后，帆板
将“推”出光子，光子也会对太阳帆产生反作用压力，推动零重力的太阳帆前行。
在这种推动中，“宇宙一号”太阳帆将会慢慢地以每秒约一毫米的速度加速移
动。到第一天结束时，太阳帆的速度将增至每小时100英里；到第100天时，它的速
度将达到每小时1万英里。太阳帆的帆板就像直升机翼片一样，可以通过调整来改
变飞行方向和速度。如果太阳帆的直径越大，获得的压力也就越大，速度也将越快
。
太阳帆能成功吗
行星学会总裁路易斯·弗里德曼说∶“对于我们的‘宇宙一号’计划，NASA选
择了袖手旁观，也许俄罗斯的介入是NASA退出的原因之一。在以前一个非正式磋商
上，NASA本来同意向我们提供2.5微米厚、更结实、更轻更薄的帆板材料，它只有
俄罗斯材料的一半厚，我们本来可以免费得到它，但后来却没了下文。”
正如他所说的那样，NASA对于太阳帆一直也提不起精神。也许正规航天机构以
为这样小的投资实在不值得去做，也许他们对这种技术抱有怀疑态度。
今年年底“宇宙一号”就要升空了，它是否能从太阳光子中获得推力，并向前
行进，不仅关系到星际航行未来能源系统的建设，也将关系到人们对研制开发太阳
帆的态度。现在的航天器到了太空，就没办法进一步加速了，只能借助惯性和星球之间的
引力来航行。人们也曾经设想了很多新式的太空航行方式，有人提出了核动力飞船
，还有人提出了电火箭技术，但是，从现在的发展前景来看，这些还不现实，而且
这些方式在未来的航程中耗资巨大。能不能有一种方式可以获得廉价的动力呢？于
是，一种新的航行方式被提出来，那就是利用太阳能来航行，在太空中，太阳能取
之不尽。
这种利用太阳能的方式是利用太阳光子来驱动一个巨大的帆板，就像风吹轮船
的风帆那样。这个风帆是用非常薄的材料制作的，当来自太阳的光子击打在这层薄
膜上的时候，它就可以推动飞船前进了，这种方式中的动力系统就是太阳帆。利用
太阳帆，可以很容易地使探测器的速度达到90千米每小时，使之能在数年时间里，
飞到太阳系以外的空间。
三大航天机构对太阳帆的态度
虽然太阳帆有这么多好处，但直到现在，美国宇航局还没有真正把它列入研发
日程。
1976年，美国的科学家就提出过大规模建造太阳帆的设想，他们建议建造一艘
太空船，为它装上太阳帆，并让它去探测1986年回归的哈雷彗星。但是，美国太空
总署却没有批准这个项目，也就没有进行太阳帆的研制工作。九十年代，这个计划
被再次提出，有消息说，美国宇航局正在进行有关太阳帆的研制工作，这个正在研
制的太阳帆飞船将在2010年发射升空，它有可能飞往遥远的冥王星。但是，在布什
总统的新太空计划中，却没有它的影子，这个计划再一次变得不了了之。由此可见
，在对待是否研制太阳帆这个问题上，美国宇航局的态度一直飘忽不定。
不仅美国，俄罗斯航天局对这项技术也是冷眼旁观，从这项技术的发展来看，
要想实现这种技术，首先要在太空中把它打开，俄罗斯早在1993年就在太空中打开
过一个伞状物。1993年2月4日，俄罗斯利用已经完成任务的“进步M15”货运飞船
，成功地进行了人造小月亮的试验，它是一个直径20米的伞状物，它把太阳的光反
射到地面上，亮度是真实月亮的3倍，它照到地面上的光芒形成宽达4公里的光带。
这应该是最早打开伞架的试验，但是俄罗斯仅仅是把它当作一次小月亮的试验，而
没有把它当作太阳帆试验。
欧洲航天局，也在努力寻找下一代航天动力系统，但是他们也没有把太阳帆列
入研发日程。
一种反对的声音
既然太阳帆有这么多好处，可是航天机构对它却打不起精神来，原因就在于有
人认为这项技术违背了有关物理学常识。
太阳帆被设计成一面完美的镜子，反射撞击到它上面的光子，当光子被太阳帆
这样一面镜子反射时，光子的温度将保持不变，根据卡诺定理，太阳帆根本不能从
太阳光中得到能量。
另一种可能是太阳帆吸收了太阳光，根据卡诺定理，只要太阳帆的温度低于光
子，就能从太阳光中吸收能量，但是，这么薄的太阳帆很快就会达到热力学平衡，
所以，它吸收的辐射和发出的辐射相等。因此，太阳帆还是不能从太阳光中得到能
量。
美国康奈尔大学的托马斯·戈尔德坚持这种反对言论，对他表示支持的人不在
少数。我们知道，光子具有动量，但是却没有质量，这有点不好理解，因为我们不
能捉住一个光子好好研究一下它究竟是个什么东西。看来，太阳帆是否真的能帮助
飞船前进，确实是一个需要仔细考虑的问题。这些反对的意见，也许正是正规的航
天机构不愿意参与的原因。
命运飘忽不定的“宇宙一号”
虽然正规的航天结构不愿意从事太阳帆的研制工作，但是一些民间机构却对它
情有独钟，因为对它的研发不需要花费太多的资金。
在美国，有一个宇宙工作室，这个组织的创办人是一位女性，提起她，可能没人知
道，但提起著名的科普作家卡尔·萨根，则人人知晓，她就是萨根的妻子。当宇宙
工作室听说美国行星学会有意要研制太阳帆的时候，两家一拍即合，宇宙工作室愿
意投资400万美元，帮助行星学会开展有关太阳帆的研制工作。行星学会拥有十多
万名付费会员，但却是一个非盈利的组织，它们致力于太空探索。
这项计划还得到了另一个组织的支持，这个组织是俄罗斯巴巴金科学研究中心
，他们负责建造一艘太空船，太阳帆就装在这艘太空船上，而且他们还要承担发射
任务。对于巴巴金科学研究中心来说，这是一笔好买卖，因为他们需要为俄罗斯退
役的军用火箭寻找出路。
按照最初的设想，这个利用太阳帆的飞船名字叫做“宇宙一号”，重量为40千
克，它装有8块三角形的超薄聚酯薄膜板。进入轨道后，它将会展开8块膜板，来自
太阳的光子压力会将它推到一个更高的轨道。
然而，该项计划在实施的过程中遇到了重重困难。2001年4月，它在地面试验
过程中，一些线路短路造成该飞船的一些元器件和电缆受到损害，亚轨道飞行的时
间一推再推。2001年7月20日，“宇宙一号”从一艘俄罗斯的核潜艇上发射升空，
虽然它进入了太空，却是一次失败的试验，后来没有找到返回舱，至于太阳帆是否
在太空中被打开，也就无从知晓。
“宇宙一号”的太阳帆实验因此遭到重创，被迫停止下来。太阳帆的命运也因
此飘忽不定。
日本第一个打开太阳帆
就在备受关注的“宇宙一号”沉默的时候，却传来日本人研制太阳帆的消息。
日本人制造太阳帆的材料是聚酰亚胺树脂，厚度只有0．0075毫米，具有耐热和抗
辐射性。2004年8月9日，日本人研制的太阳帆升空了，实验中，火箭旋转上升到超
过150公里的高度后，打开了由４片树脂薄膜组成的三叶草形的帆；在飞到最高高
度170公里时，帆与火箭分离。而后，火箭又打开由六片扇形树脂薄膜组成的帆。
大约在火箭升空6分40秒后，两个树脂薄膜帆都坠落在内之浦东面海面。
这个太阳帆成功地在太空中打开了它的伞架，但是，它却是一个无骨架的太阳
帆，更为勉强的是，它根本就没有机会来检验太阳光子能不能驱动它前进。
“宇宙一号”东山再起
也许是日本试验太阳帆的刺激，“宇宙一号”决定再次一搏。行星协会计划在
2004年年底，进行他们的下一次试验，这将是一个功能更完备的太阳帆。它的重量
达到100千克，由8片各15米长的三角形聚酯薄膜帆板组成，每张帆板的厚度比普通
的塑料垃圾袋还薄，不过，它们却坚硬异常，并且表面上涂满了反射物质。
它将从一艘停靠在巴伦支海的俄罗斯核潜艇上飞往太空，发射的时候，它的帆
板是折叠起来的，当它到达800公里的预定轨道的时候，飞船将向桅杆充气，折叠
的帆板会像花瓣一样展开，覆盖面积约600平方米。太阳光照射到帆板上后，帆板
将“推”出光子，光子也会对太阳帆产生反作用压力，推动零重力的太阳帆前行。
在这种推动中，“宇宙一号”太阳帆将会慢慢地以每秒约一毫米的速度加速移
动。到第一天结束时，太阳帆的速度将增至每小时100英里；到第100天时，它的速
度将达到每小时1万英里。太阳帆的帆板就像直升机翼片一样，可以通过调整来改
变飞行方向和速度。如果太阳帆的直径越大，获得的压力也就越大，速度也将越快
。
太阳帆能成功吗
行星学会总裁路易斯·弗里德曼说∶“对于我们的‘宇宙一号’计划，NASA选
择了袖手旁观，也许俄罗斯的介入是NASA退出的原因之一。在以前一个非正式磋商
上，NASA本来同意向我们提供2.5微米厚、更结实、更轻更薄的帆板材料，它只有
俄罗斯材料的一半厚，我们本来可以免费得到它，但后来却没了下文。”
正如他所说的那样，NASA对于太阳帆一直也提不起精神。也许正规航天机构以
为这样小的投资实在不值得去做，也许他们对这种技术抱有怀疑态度。
今年年底“宇宙一号”就要升空了，它是否能从太阳光子中获得推力，并向前
行进，不仅关系到星际航行未来能源系统的建设，也将关系到人们对研制开发太阳
帆的态度。
引力来航行。人们也曾经设想了很多新式的太空航行方式，有人提出了核动力飞船
，还有人提出了电火箭技术，但是，从现在的发展前景来看，这些还不现实，而且
这些方式在未来的航程中耗资巨大。能不能有一种方式可以获得廉价的动力呢？于
是，一种新的航行方式被提出来，那就是利用太阳能来航行，在太空中，太阳能取
之不尽。
这种利用太阳能的方式是利用太阳光子来驱动一个巨大的帆板，就像风吹轮船
的风帆那样。这个风帆是用非常薄的材料制作的，当来自太阳的光子击打在这层薄
膜上的时候，它就可以推动飞船前进了，这种方式中的动力系统就是太阳帆。利用
太阳帆，可以很容易地使探测器的速度达到90千米每小时，使之能在数年时间里，
飞到太阳系以外的空间。
三大航天机构对太阳帆的态度
虽然太阳帆有这么多好处，但直到现在，美国宇航局还没有真正把它列入研发
日程。
1976年，美国的科学家就提出过大规模建造太阳帆的设想，他们建议建造一艘
太空船，为它装上太阳帆，并让它去探测1986年回归的哈雷彗星。但是，美国太空
总署却没有批准这个项目，也就没有进行太阳帆的研制工作。九十年代，这个计划
被再次提出，有消息说，美国宇航局正在进行有关太阳帆的研制工作，这个正在研
制的太阳帆飞船将在2010年发射升空，它有可能飞往遥远的冥王星。但是，在布什
总统的新太空计划中，却没有它的影子，这个计划再一次变得不了了之。由此可见
，在对待是否研制太阳帆这个问题上，美国宇航局的态度一直飘忽不定。
不仅美国，俄罗斯航天局对这项技术也是冷眼旁观，从这项技术的发展来看，
要想实现这种技术，首先要在太空中把它打开，俄罗斯早在1993年就在太空中打开
过一个伞状物。1993年2月4日，俄罗斯利用已经完成任务的“进步M15”货运飞船
，成功地进行了人造小月亮的试验，它是一个直径20米的伞状物，它把太阳的光反
射到地面上，亮度是真实月亮的3倍，它照到地面上的光芒形成宽达4公里的光带。
这应该是最早打开伞架的试验，但是俄罗斯仅仅是把它当作一次小月亮的试验，而
没有把它当作太阳帆试验。
欧洲航天局，也在努力寻找下一代航天动力系统，但是他们也没有把太阳帆列
入研发日程。
一种反对的声音
既然太阳帆有这么多好处，可是航天机构对它却打不起精神来，原因就在于有
人认为这项技术违背了有关物理学常识。
太阳帆被设计成一面完美的镜子，反射撞击到它上面的光子，当光子被太阳帆
这样一面镜子反射时，光子的温度将保持不变，根据卡诺定理，太阳帆根本不能从
太阳光中得到能量。
另一种可能是太阳帆吸收了太阳光，根据卡诺定理，只要太阳帆的温度低于光
子，就能从太阳光中吸收能量，但是，这么薄的太阳帆很快就会达到热力学平衡，
所以，它吸收的辐射和发出的辐射相等。因此，太阳帆还是不能从太阳光中得到能
量。
美国康奈尔大学的托马斯·戈尔德坚持这种反对言论，对他表示支持的人不在
少数。我们知道，光子具有动量，但是却没有质量，这有点不好理解，因为我们不
能捉住一个光子好好研究一下它究竟是个什么东西。看来，太阳帆是否真的能帮助
飞船前进，确实是一个需要仔细考虑的问题。这些反对的意见，也许正是正规的航
天机构不愿意参与的原因。
命运飘忽不定的“宇宙一号”
虽然正规的航天结构不愿意从事太阳帆的研制工作，但是一些民间机构却对它
情有独钟，因为对它的研发不需要花费太多的资金。
在美国，有一个宇宙工作室，这个组织的创办人是一位女性，提起她，可能没人知
道，但提起著名的科普作家卡尔·萨根，则人人知晓，她就是萨根的妻子。当宇宙
工作室听说美国行星学会有意要研制太阳帆的时候，两家一拍即合，宇宙工作室愿
意投资400万美元，帮助行星学会开展有关太阳帆的研制工作。行星学会拥有十多
万名付费会员，但却是一个非盈利的组织，它们致力于太空探索。
这项计划还得到了另一个组织的支持，这个组织是俄罗斯巴巴金科学研究中心
，他们负责建造一艘太空船，太阳帆就装在这艘太空船上，而且他们还要承担发射
任务。对于巴巴金科学研究中心来说，这是一笔好买卖，因为他们需要为俄罗斯退
役的军用火箭寻找出路。
按照最初的设想，这个利用太阳帆的飞船名字叫做“宇宙一号”，重量为40千
克，它装有8块三角形的超薄聚酯薄膜板。进入轨道后，它将会展开8块膜板，来自
太阳的光子压力会将它推到一个更高的轨道。
然而，该项计划在实施的过程中遇到了重重困难。2001年4月，它在地面试验
过程中，一些线路短路造成该飞船的一些元器件和电缆受到损害，亚轨道飞行的时
间一推再推。2001年7月20日，“宇宙一号”从一艘俄罗斯的核潜艇上发射升空，
虽然它进入了太空，却是一次失败的试验，后来没有找到返回舱，至于太阳帆是否
在太空中被打开，也就无从知晓。
“宇宙一号”的太阳帆实验因此遭到重创，被迫停止下来。太阳帆的命运也因
此飘忽不定。
日本第一个打开太阳帆
就在备受关注的“宇宙一号”沉默的时候，却传来日本人研制太阳帆的消息。
日本人制造太阳帆的材料是聚酰亚胺树脂，厚度只有0．0075毫米，具有耐热和抗
辐射性。2004年8月9日，日本人研制的太阳帆升空了，实验中，火箭旋转上升到超
过150公里的高度后，打开了由４片树脂薄膜组成的三叶草形的帆；在飞到最高高
度170公里时，帆与火箭分离。而后，火箭又打开由六片扇形树脂薄膜组成的帆。
大约在火箭升空6分40秒后，两个树脂薄膜帆都坠落在内之浦东面海面。
这个太阳帆成功地在太空中打开了它的伞架，但是，它却是一个无骨架的太阳
帆，更为勉强的是，它根本就没有机会来检验太阳光子能不能驱动它前进。
“宇宙一号”东山再起
也许是日本试验太阳帆的刺激，“宇宙一号”决定再次一搏。行星协会计划在
2004年年底，进行他们的下一次试验，这将是一个功能更完备的太阳帆。它的重量
达到100千克，由8片各15米长的三角形聚酯薄膜帆板组成，每张帆板的厚度比普通
的塑料垃圾袋还薄，不过，它们却坚硬异常，并且表面上涂满了反射物质。
它将从一艘停靠在巴伦支海的俄罗斯核潜艇上飞往太空，发射的时候，它的帆
板是折叠起来的，当它到达800公里的预定轨道的时候，飞船将向桅杆充气，折叠
的帆板会像花瓣一样展开，覆盖面积约600平方米。太阳光照射到帆板上后，帆板
将“推”出光子，光子也会对太阳帆产生反作用压力，推动零重力的太阳帆前行。
在这种推动中，“宇宙一号”太阳帆将会慢慢地以每秒约一毫米的速度加速移
动。到第一天结束时，太阳帆的速度将增至每小时100英里；到第100天时，它的速
度将达到每小时1万英里。太阳帆的帆板就像直升机翼片一样，可以通过调整来改
变飞行方向和速度。如果太阳帆的直径越大，获得的压力也就越大，速度也将越快
。
太阳帆能成功吗
行星学会总裁路易斯·弗里德曼说∶“对于我们的‘宇宙一号’计划，NASA选
择了袖手旁观，也许俄罗斯的介入是NASA退出的原因之一。在以前一个非正式磋商
上，NASA本来同意向我们提供2.5微米厚、更结实、更轻更薄的帆板材料，它只有
俄罗斯材料的一半厚，我们本来可以免费得到它，但后来却没了下文。”
正如他所说的那样，NASA对于太阳帆一直也提不起精神。也许正规航天机构以
为这样小的投资实在不值得去做，也许他们对这种技术抱有怀疑态度。
今年年底“宇宙一号”就要升空了，它是否能从太阳光子中获得推力，并向前
行进，不仅关系到星际航行未来能源系统的建设，也将关系到人们对研制开发太阳
帆的态度。现在的航天器到了太空，就没办法进一步加速了，只能借助惯性和星球之间的
引力来航行。人们也曾经设想了很多新式的太空航行方式，有人提出了核动力飞船
，还有人提出了电火箭技术，但是，从现在的发展前景来看，这些还不现实，而且
这些方式在未来的航程中耗资巨大。能不能有一种方式可以获得廉价的动力呢？于
是，一种新的航行方式被提出来，那就是利用太阳能来航行，在太空中，太阳能取
之不尽。
这种利用太阳能的方式是利用太阳光子来驱动一个巨大的帆板，就像风吹轮船
的风帆那样。这个风帆是用非常薄的材料制作的，当来自太阳的光子击打在这层薄
膜上的时候，它就可以推动飞船前进了，这种方式中的动力系统就是太阳帆。利用
太阳帆，可以很容易地使探测器的速度达到90千米每小时，使之能在数年时间里，
飞到太阳系以外的空间。
三大航天机构对太阳帆的态度
虽然太阳帆有这么多好处，但直到现在，美国宇航局还没有真正把它列入研发
日程。
1976年，美国的科学家就提出过大规模建造太阳帆的设想，他们建议建造一艘
太空船，为它装上太阳帆，并让它去探测1986年回归的哈雷彗星。但是，美国太空
总署却没有批准这个项目，也就没有进行太阳帆的研制工作。九十年代，这个计划
被再次提出，有消息说，美国宇航局正在进行有关太阳帆的研制工作，这个正在研
制的太阳帆飞船将在2010年发射升空，它有可能飞往遥远的冥王星。但是，在布什
总统的新太空计划中，却没有它的影子，这个计划再一次变得不了了之。由此可见
，在对待是否研制太阳帆这个问题上，美国宇航局的态度一直飘忽不定。
不仅美国，俄罗斯航天局对这项技术也是冷眼旁观，从这项技术的发展来看，
要想实现这种技术，首先要在太空中把它打开，俄罗斯早在1993年就在太空中打开
过一个伞状物。1993年2月4日，俄罗斯利用已经完成任务的“进步M15”货运飞船
，成功地进行了人造小月亮的试验，它是一个直径20米的伞状物，它把太阳的光反
射到地面上，亮度是真实月亮的3倍，它照到地面上的光芒形成宽达4公里的光带。
这应该是最早打开伞架的试验，但是俄罗斯仅仅是把它当作一次小月亮的试验，而
没有把它当作太阳帆试验。
欧洲航天局，也在努力寻找下一代航天动力系统，但是他们也没有把太阳帆列
入研发日程。
一种反对的声音
既然太阳帆有这么多好处，可是航天机构对它却打不起精神来，原因就在于有
人认为这项技术违背了有关物理学常识。
太阳帆被设计成一面完美的镜子，反射撞击到它上面的光子，当光子被太阳帆
这样一面镜子反射时，光子的温度将保持不变，根据卡诺定理，太阳帆根本不能从
太阳光中得到能量。
另一种可能是太阳帆吸收了太阳光，根据卡诺定理，只要太阳帆的温度低于光
子，就能从太阳光中吸收能量，但是，这么薄的太阳帆很快就会达到热力学平衡，
所以，它吸收的辐射和发出的辐射相等。因此，太阳帆还是不能从太阳光中得到能
量。
美国康奈尔大学的托马斯·戈尔德坚持这种反对言论，对他表示支持的人不在
少数。我们知道，光子具有动量，但是却没有质量，这有点不好理解，因为我们不
能捉住一个光子好好研究一下它究竟是个什么东西。看来，太阳帆是否真的能帮助
飞船前进，确实是一个需要仔细考虑的问题。这些反对的意见，也许正是正规的航
天机构不愿意参与的原因。
命运飘忽不定的“宇宙一号”
虽然正规的航天结构不愿意从事太阳帆的研制工作，但是一些民间机构却对它
情有独钟，因为对它的研发不需要花费太多的资金。
在美国，有一个宇宙工作室，这个组织的创办人是一位女性，提起她，可能没人知
道，但提起著名的科普作家卡尔·萨根，则人人知晓，她就是萨根的妻子。当宇宙
工作室听说美国行星学会有意要研制太阳帆的时候，两家一拍即合，宇宙工作室愿
意投资400万美元，帮助行星学会开展有关太阳帆的研制工作。行星学会拥有十多
万名付费会员，但却是一个非盈利的组织，它们致力于太空探索。
这项计划还得到了另一个组织的支持，这个组织是俄罗斯巴巴金科学研究中心
，他们负责建造一艘太空船，太阳帆就装在这艘太空船上，而且他们还要承担发射
任务。对于巴巴金科学研究中心来说，这是一笔好买卖，因为他们需要为俄罗斯退
役的军用火箭寻找出路。
按照最初的设想，这个利用太阳帆的飞船名字叫做“宇宙一号”，重量为40千
克，它装有8块三角形的超薄聚酯薄膜板。进入轨道后，它将会展开8块膜板，来自
太阳的光子压力会将它推到一个更高的轨道。
然而，该项计划在实施的过程中遇到了重重困难。2001年4月，它在地面试验
过程中，一些线路短路造成该飞船的一些元器件和电缆受到损害，亚轨道飞行的时
间一推再推。2001年7月20日，“宇宙一号”从一艘俄罗斯的核潜艇上发射升空，
虽然它进入了太空，却是一次失败的试验，后来没有找到返回舱，至于太阳帆是否
在太空中被打开，也就无从知晓。
“宇宙一号”的太阳帆实验因此遭到重创，被迫停止下来。太阳帆的命运也因
此飘忽不定。
日本第一个打开太阳帆
就在备受关注的“宇宙一号”沉默的时候，却传来日本人研制太阳帆的消息。
日本人制造太阳帆的材料是聚酰亚胺树脂，厚度只有0．0075毫米，具有耐热和抗
辐射性。2004年8月9日，日本人研制的太阳帆升空了，实验中，火箭旋转上升到超
过150公里的高度后，打开了由４片树脂薄膜组成的三叶草形的帆；在飞到最高高
度170公里时，帆与火箭分离。而后，火箭又打开由六片扇形树脂薄膜组成的帆。
大约在火箭升空6分40秒后，两个树脂薄膜帆都坠落在内之浦东面海面。
这个太阳帆成功地在太空中打开了它的伞架，但是，它却是一个无骨架的太阳
帆，更为勉强的是，它根本就没有机会来检验太阳光子能不能驱动它前进。
“宇宙一号”东山再起
也许是日本试验太阳帆的刺激，“宇宙一号”决定再次一搏。行星协会计划在
2004年年底，进行他们的下一次试验，这将是一个功能更完备的太阳帆。它的重量
达到100千克，由8片各15米长的三角形聚酯薄膜帆板组成，每张帆板的厚度比普通
的塑料垃圾袋还薄，不过，它们却坚硬异常，并且表面上涂满了反射物质。
它将从一艘停靠在巴伦支海的俄罗斯核潜艇上飞往太空，发射的时候，它的帆
板是折叠起来的，当它到达800公里的预定轨道的时候，飞船将向桅杆充气，折叠
的帆板会像花瓣一样展开，覆盖面积约600平方米。太阳光照射到帆板上后，帆板
将“推”出光子，光子也会对太阳帆产生反作用压力，推动零重力的太阳帆前行。
在这种推动中，“宇宙一号”太阳帆将会慢慢地以每秒约一毫米的速度加速移
动。到第一天结束时，太阳帆的速度将增至每小时100英里；到第100天时，它的速
度将达到每小时1万英里。太阳帆的帆板就像直升机翼片一样，可以通过调整来改
变飞行方向和速度。如果太阳帆的直径越大，获得的压力也就越大，速度也将越快
。
太阳帆能成功吗
行星学会总裁路易斯·弗里德曼说∶“对于我们的‘宇宙一号’计划，NASA选
择了袖手旁观，也许俄罗斯的介入是NASA退出的原因之一。在以前一个非正式磋商
上，NASA本来同意向我们提供2.5微米厚、更结实、更轻更薄的帆板材料，它只有
俄罗斯材料的一半厚，我们本来可以免费得到它，但后来却没了下文。”
正如他所说的那样，NASA对于太阳帆一直也提不起精神。也许正规航天机构以
为这样小的投资实在不值得去做，也许他们对这种技术抱有怀疑态度。
今年年底“宇宙一号”就要升空了，它是否能从太阳光子中获得推力，并向前
行进，不仅关系到星际航行未来能源系统的建设，也将关系到人们对研制开发太阳
帆的态度。