太陽帆計畫

近年來，隨著微電子和材料科學的飛速發展，一直探索更快、更好、更便宜的空間飛行方式的美國宇航部門，重將目光投向了太陽帆計畫。
美國航空航天局的科學家們稱，第一艘飛往太陽系邊緣的光帆太空飛行器可在10年內發射。 目前，美國國家海洋與大氣管理局和美國空軍已提出建造用於監視太陽表面活動的太陽帆計畫，它將用傳統的火箭將帆飛船送到距地球150萬公里的地方，在此，太陽的引力與地球的引力相互平衡。到達此處之後，太空飛行器展開一個直徑70米的較小的帆，通過精心選擇傾角，展開的帆即可提供所需的能量，使飛船向太陽方向繼續飛行150萬公里，並與地球保持同步。從這一有利地點，它就能監視干擾衛星和破壞地面電網的太陽磁暴，在磁暴襲擊地球前2小時發出警報，這一時間幾乎比目前的預警時間長了一倍。 除此之外，太陽帆計畫還包括發射在高緯度繞地球飛行的商業衛星和一項飛向水星的計畫。承擔這種任務的帆要求面積更大，密度更低。
專家們認為，利用一個邊長100米、密度為每平米10克的帆提供動力，即可到達水星，而且速度比用火箭推進更快。 科學家認為，如果開發出邊長200米、密度為每平米1至5克的帆，許多遠距離探測將成為可能。如果帆的密度降到每平米1．5克，陽光在帆上產生的推力即可與太陽的引力相平衡。當太空飛行器到達太陽極地上方時，即可長久地在此觀察太陽的活動，這是迄今為止人類太空飛行器從未到達的地點。如果將多個位於不同高度的太空飛行器拍攝的太陽圖像組合起來，就可以獲得太陽的立體圖形。 向太陽系外側飛行的主要目標是土星。到達籠罩著一層甲烷的土衛六的帆太空飛行器有類似的設計要求，科學家解釋說，它到達那裡要比火箭推進的探測器所用的時間少得多。 如同傳統的飛船可以藉助行星的引力改變航向並加速一樣，帆飛船也可以藉助太陽的引力改變航向並通過太陽輻射的推力獲得加速。被加速的飛船靠近木星軌道後，太陽的輻射將變得很弱，飛船靠自身的動量繼續向太陽系外側飛行。依靠少量的化學推力，它們或許會降落在一些有趣的地點，如人們一直懷疑有一個海洋的土衛二上面等。
太陽帆的另一項任務是作為星際探測器，它將首次飛出太陽系，到達離太陽200個天文單位的地方（一個天文單位為地球到太陽的距離）。如要飛向更遠的星際空間，就要穿過一個特殊地帶。按照愛因斯坦的理論，每一個質量巨大的物體都可以成為一個引力透鏡，使其後面的發光體發出的光線發生彎曲。在距太陽550個天文單位的距離，太陽的引力可使從遙遠恆星發出的光匯聚並放大，如果將一個帆動力望遠鏡放在這一位置，就可以前所未有的清晰度看到遙遠的物體，如圍繞銀河系中心運行的恆星。
帆太空飛行器的最後一項任務是星際旅行。宇航專家們預測，未來的某一天，帆飛船將踏上飛往另一顆恆星的旅程。這將需要邊長1000米、密度每平米0．1克的帆。此外，還需要建造一個強力雷射器或微波源，為飛船提供輔助能量。飛船將依靠繞地球軌道運行的、比太陽光強6倍的強力雷射器和一個置於土星和海王星間的面積為德克薩斯州大小的巨型聚焦透鏡提供能量。這樣飛船即可在太空以1／10光速的速度飛行，在40年時間內即可到達距我們最近的阿爾法半人馬座恆星。 目前對我們來說，製造這樣的雷射器是困難的，製造這樣的透鏡也是艱巨的，但這並不意味著30年、40年或50年後仍是如此。到達阿爾法半人馬座後，飛船將繼續飛行，但那時候，為其提供動力的光就已經是來自另一顆恆星了。