這是星際旅行幻想的第一候選技術，它不需要燃料，而且比起“反物質發動機”，“核爆推進器”等技術概念，它最接近人類現在的技術水準……

　　大年過罷頭一遭，星際旅行有望了！美國一個叫行星學會（The Planetary Society）的愛好者組織今年1月底宣佈，將在5月首次試飛“LightSail”太陽帆飛船，它將在佛羅裏達州的卡納維拉爾角，搭載宇宙神V型火箭升空。如果試飛成功，後續的同類型飛船將試著飛出太陽系。

　　即將迎接挑戰的LightSail，分A、B兩星。A星先上天實驗，主要是要測試姿態控制和通信，還談不上星際旅行。而2016年飛B星，就要試著走遠一點了。兩次任務成本為450萬美元。

　　試驗兩步走

　　先在大氣層裏“試試水”

　　行星學會介紹説：長達四個星期的測試中，LightSail不會飛出大氣層，而是試著控制姿態，監測太陽帆，將圖像傳回地面。

　　發射上去的太陽帆，是一個麵包大小的衛星。展開成4塊三角形薄膜，拼成一個正方形帆面。如果一切順利，LightSail將在幾天后試著打開，調整姿態，並且傳回數據。

　　行星學會説，第二次測試飛行定於2016年。飛船將會安裝于喬治亞理工學院研製的Prox-1衛星中，通過SpaceX的獵鷹重型運載火箭發射進入距地面720公里的軌道上，在外太空飛翔。ProX-1衛星將釋放出LightSail，還會停在附近監視它。

　　理論支援

　　太陽光也是有壓力的

　　偉大的開普勒400年前就提過：單靠太陽光就能行走太空。而1870年代麥克斯韋的理論，指出了這種幻想的真實性。麥克斯韋預言：光也是有壓力的。

　　的確，雖然光子沒有品質，但有動量，可以把它的動量傳遞出去。曬太陽的，就接受了太陽的壓迫，只是力度太小感覺不到罷了。麥克斯韋理論提出30年後，科學家果然測出了光壓。

　　俄羅斯的火箭先驅齊奧爾科夫斯，和他的同事桑德1921年提出“用照射到很薄的巨大反射鏡上的陽光獲得宇宙速度。”桑德還説，太陽帆應該是包在硬質塑膠上的超薄金屬帆。1950年代開始有大量文章討論太陽帆。1970年代，由於展開技術和薄膜製造進步，太陽帆開始實驗。上世紀九十年代，各國陸續完成了一些展開實驗。

　　太陽帆反射光子，反過來光子推動太陽帆。陽光越熾烈壓力越大，太陽附近，每平米接受的壓力，相當於3枚一元硬幣的重力，而到了陽光稀薄的太陽系邊緣，每平米的壓力就只有一根羽毛的重量了。

　　技術核心

　　又大又輕才走得動

　　展開的太陽帆，布料閃閃發亮，像錫箔。它其實是鍍上一層鋁的聚脂薄膜材料。

　　聚酯薄膜很尋常，但太陽帆薄得不尋常，只有100個原子厚。鏈、索、桿都是碳纖維複合材料。本身很輕，充氣後才能勃起，硬如鋼鐵。

　　揚起巨帆方能行大船。太陽帆也是越大越好。在劉宇艷等人撰寫的《可展開太陽帆技術概述》中説，如果太陽帆直徑300米，可以獲得340牛頓的壓力。讓0.5噸的航太器在200天飛抵火星。如果直徑2000米，就能把5噸重的航太器推出太陽系。

　　有一種説法是，太陽帆理論上最高速度是光速的2%，也就是每秒6000公里。不過，現在科學家能指望的是大型太陽帆航行達到60公里的秒速，也就是現在紀錄的4至6倍。如果成真，那麼太陽帆將大踏步地飛向人馬座。

　　 必須具備完美反射面

　　太陽帆不光得輕，還得具備完美反射面，要比美人的臉蛋兒還光滑，讓光子一觸即彈。這可就難了。一個皺巴巴的包裹，展開成為堅固的完美鏡面，對製造技術要求很高。

　　展開是一個大麻煩。科學家想出一些好辦法，有人提出用折疊後的應力自動展開，不用機械;有人提出充氣展開，被廣泛採納。姿態控制也很難，實踐中多用一塊小太陽帆去調整大帆的朝向。

　　鐳射器、透鏡增加光強

　　2002年的迪斯尼動畫片《星銀島》裏，太空中就展開了一張張太陽帆，就如同大航海時代的百舸競流。

　　在許多科幻小説裏出現過的太陽帆，是星際旅行幻想的第一候選技術，因為它不需要燃料。而且比起“反物質發動機”“核爆推進器”等技術概念，它最接近人類現在的技術水準。NASA有過設想，為了飛出太陽系，可以讓帆更輕、更大，並在太陽系的適當位置擺上鐳射器，還有透鏡，增加照到太陽帆上的光強。

　　值得一提的是，還有一種概念叫做“太陽風”推進器，它跟太陽帆是兩回事。太陽風推進器不停地電離氣體，製造出一個電磁球層，就像熱氣球一樣捕獲太陽風——太陽拋出的每秒300千米的帶電粒子流，從而獲得動量。科學家認為這可以讓100公斤重的推進器，三個月內秒速超50公里。

　　國際競賽

　　日本美國目前領先

　　除了LightSail，已經有太陽帆飛行器升空了。這方面日本領先，它的太陽帆飛行器已經飛過了金星。2010年5月，日本成功試飛IKAROS太陽飛船，它通過一面帆用太陽光壓力作為動力。目前，這艘飛船已經飛過了金星，繼續向太陽飛去。

　　有趣的是，IKAROS飛船用太陽風做動力，卻是“逆風飛行”。其實帆船也可以在逆風天“曲線前進”，只要帆和前進方向調整適宜。太陽帆能吹向太陽也是同樣的道理。

　　日本當時計劃在10年內，再發射一艘太陽帆飛船，綜合太陽帆和離子推進，飛到木星去。

　　與IKAROS同期，美國宇航局也發射了“奈米帆-D”衛星，它在近地軌道成功展開一個小帆，但不能用於飛行。NASA還計劃了一項名為“Sunjammer”的太陽帆飛行器，原定於2015年發射。但在技術評審後，NASA無限期地延遲了這一項目。

　　美國政府和軍隊還提出一個太陽帆計劃，通過調整傾角，讓太陽帆飛船向太陽航行150萬公里，以監視太陽磁暴。

　　除了提供動力，太陽帆的一個更現實的用處，是調整飛行器的姿態，好省一點燃料。

　　美國的宇航愛好者組織“行星學會”與俄羅斯合作，曾在2005年發射了“宇宙1號”，它也是LightSail的前身。它搭乘從巴倫支海的核潛艇上射出的火箭升空。本來“宇宙1號”應該在展開成功後降落，但卻不知所終，分析認為是火箭分離故障讓它沒展開。

　　延伸閱讀

　　非盈利組織的雄心壯志

　　根據網路上的介紹：“行星學會是一個受到廣泛支援的非政府、非盈利大規模機構，主要是進行與天文學相關的研究。成立於1980年，成立者是布魯斯·穆雷、路易斯·弗裏德曼、卡爾·薩根，並有來自125國的成員。”

　　在“The Planetary Society”的主頁上，醒目地寫著它們的口號：“你的此間是空間（Your Place is Space）”。之外，它們刊登各种太空科技部落格文章、照片、視頻。

　　這個社團自稱，其宗旨是“鼓勵世界公民去推進空間科學和探索”。

　　目前行星學會已經有超過一百萬的會員，誰都可以加入，不過在網上註冊成為普通會員，要交每年500美元的會費。儘管是民間組織，但行星學會也支援NASA。它們號召成員給美國國會寫信，增加NASA的預算，並且制止國會敲除NASA的幾個項目。

　　不論LightSail會不會像宇宙一號一樣出師未捷，行星學會成功籌款邁向太空已贏得全球讚譽。宇航事業是由興趣推動；在官辦的NASA效率受詬病時，就出現了SpaceX公司，讓人耳目一新；而目前“組織”大家登火星的，也是一家荷蘭公司。説不定第一個登上火星的人類將會是愛好者呢！高手在民間。