靠太阳光驱动，中国光帆已处于先进水平，新航海时代中国不再错过

在蒸汽时代以前，人类利用地球上无处不在的风，御风而行，控制风帆的角度，就能让风帆带着帆船在大海上航行，靠帆船征服海洋。

在地球之外，虽然没有风，但还有另一种无处不在的东西——太阳光。当光照射在物体表面，会对物体施加一个极小的压力。太空中几乎零阻力，这意味着在太空中我们可以御光而行。

• 光能对物体施加压力

光具有波粒二象性，光子虽然没有静止质量，但却以极快的速度运动，有能量，光压就是光子撞上物体时，光子的部分能量以动量的形式传递给物体，后的结果。光压的大小与光的入射角、动量密度，以及被照射物体表面的反射系数有关。在光强一定的情况下，当光垂直入射辐射并被物体完全反射时，物体表面所承受的光压最大。

其实，早在经典物理时代，著名数学家欧拉就已指出光压的存在，开普勒还曾用光压解释“彗星的尾巴为什么总是背对着太阳”，而开普勒的这一推论后来被证明是正确的。

19世纪，麦克斯韦指出光就是电磁波，并推导出了光速的大小，还根据电磁理论推导出了光压的理论数值大小。由于光就是电磁波，因此光压又叫作辐射压。

1901年，俄国物理学家列别捷夫首次通过实验测量出了光压的大小，数值与麦克斯韦的理论推导相符。测量结果显示，太阳光正入射到地面黑体上的光压约为5×10∧-6牛每平方米。整个地球表面受到的来自太阳光的平均压力，比这一数值略小一点，为4.5×10∧-6牛每平方米。

这压力极小，人体根本感受不到。为了利用光压，科学家们发明了比蝉翼还轻薄的光帆。当太阳光持续不断地照射到光帆上时，就会对其产生一个微小的加速度。

可不要小瞧光压，不仅彗尾的形成与它有关，就连太空中的人造地球卫星，在设计时也要考虑到太阳光对其产生的光压影响，因为这点微小的影响会使人造卫星渐渐偏离轨道。在太阳内部，当光压与引力保持平衡，太阳的结构才能维持稳定。

• 中国光帆技术在国际上已处于先进水平

400多年前，天文学家开普勒就曾设想依靠太阳光的能量驱动光帆驰骋宇宙，现在这一设想已经被科学家们实现了。

太阳光的压力极小，所产生的推力也极小，因此太阳帆必须做得极大，极为轻薄，拥有极佳的反光性。为了方便发射，太阳帆还需要具备折叠功能。正是这些因素导致太阳帆的研制进展十分缓慢。

太阳帆的研制，中美俄日等国都有参与。其中日本早已在这方面取得了重大突破，其于2010年5月成功发射了世界第一个以太阳帆为动力的探测器“伊卡洛斯”号，该探测器重约310公斤，太阳帆展开面积接近40平方米，厚约7.5微米，仅相当于人类头发丝直径的十分之一左右。

（伊卡洛斯号模型）

此外，行星协会于2019年发射的光帆二号，也是这方面的佼佼者，其太阳帆的展开面积达到了32平方米。

（已展开的光帆二号）

2019年8月，我国利用快舟一号运载火箭发射了用于验证太阳帆技术的天帆一号飞行器。2022年6月，我国再一次进行了太阳帆的在轨展开实验，展开面积已达25平方米。综合而言，现在我国的光帆技术在国际上已处于先进水平。

（天帆一号展开过程）

在大航海时代，探险家们利用风帆征服了地球，在征服星辰大海的这个新航海时代，我国并未缺席，无论是光帆技术，还是其它航天技术都在稳健快速地发展。

未来人类或许能够利用光帆征服太阳系。光帆推力小，加速非常缓慢，但太阳光源源不断，只要有阳光的地方就可以持续不断地对航天器施加推力，日积月累将航天器加速到极高的速度。在这一点上，太阳帆与霍尔推进器很像。

如果将太阳光换成人造激光，推动光帆前进，这种光帆被称之为激光帆。但由于人造激光本身就十分耗费能源，这种光帆现阶段并不实用，所以一直未得到发展。

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