NASA光帆探测器项目进入第三阶段测试

衍射光帆概念图。（NASA/MacKenzi Martin）

美国宇航局（NASA）的光帆探测器项目进入最后阶段，即将派遣用光子驱动的探测器探索太空，实现技术的创新。

NASA于5月25日发布的新闻稿说，光帆技术研究组获得200万美元的资金，支持在未来两年内的工作。NASA局长比尔‧纳尔逊（Bill Nelson）说：“随着我们对太空探索的深入，我们将需要创新的、先进的技术推动我们的项目。NASA的创新先进概念（NIAC）项目在探索有远见的想法，例如光帆技术，把它变成现实。”

船只装上帆板后，靠风力可以推动船只移动。所谓光帆的概念也是类似的，靠光子在光帆材料上产生的压力形成推力。现有的光帆技术叫做折射光帆（refractive solar sail），帆板较薄、较大，转向不太灵活，前进的方向很受限。NASA新开发的技术是衍射光帆（diffractive solar sail），在材料薄膜上嵌入很多小凹槽，新型光帆体积小，功能更全面，转向性更好，更接近燃料驱动的太空器。

NASA计划设计一个靠光帆驱动的探测器绕着太阳的极地轨道运行。现在该项目终于进入第三阶段。在第一和第二阶段，研究组尝试了多种光帆材料，并开发了适合衍射光帆系统使用的导航和控制系统。在前两个阶段，NASA也就光帆在不同的太空天气环境、以及强烈的紫外线条件下如何工作进行了测试。

在第三阶段项目组将优化光帆材料，并进行各项地面测试，为启程探索太空做好准备。

光帆技术有着不长但曲折的历史。2005年，非盈利机构行星学会（The Planetary Society）尝试发射宇宙1号（Cosmos 1）探测器绕行地球，但是火箭发射失败没能升空。1992年和2003年，印度政府发射了小型光帆仪器作为通讯卫星的附件设备。2010年，日本宇航研发局（JAXA）发射了靠光帆驱动的IKAROS飞船，前往探测金星和太阳。自那以后，NASA和行星学会合作，也发射了一些光帆太空器进入地球的低空轨道。

该项目的第三阶段将由约翰斯·霍普金斯大学（The Johns Hopkins University）的机械工程师安伯·杜比尔（Amber Dubill）负责。她说：“衍射光帆是对延续了几十年的旧式光帆技术的全新诠释。这种技术不仅能改进项目的多方面架构，也一定会在很大程度上满足太阳物理学界对太阳观测的独特需求。”