自從人類會抬頭，望向天空與宇宙以後，大海和宇宙便成為人類探索未知的象徵，指引駛向地平線的盡頭，激勵飛向無垠的星空。數千年來，人類都用風力帆為動力在海洋航行，現在小說人類開始在太空揚帆，前日 NASA 更將一艘巨大「帆船」送上太空。
這艘帆船的全名是Advanced Composite Solar Sail System 3（高級複合材料太陽帆系統三），最大特點就是不需要使用傳統燃料，而是與傳統帆船一樣，用自然物質提供能量。不過就像1979年，第一部《異形》上映前海報所說：
In space, no one can hear you scream.
在太空，沒人能聽到你尖叫。
這是電影史上最著名宣傳語之一，也是太空真實寫照：聲音無法傳播的地方，沒有空氣，更不可能有風。但幸好，太空並非空無一物。
地球公轉軌道附近，每平方公尺截面每秒有10^2個太陽發射的光子穿過，這些光子雖然沒有靜止質量，但有動量，當光子撞擊並反射或吸收時，會將動量傳遞給太陽帆，故ACS 3能緩慢但持續加速，自在暢遊宇宙。
不過，想要光子能順利推動衛星，還是有比較嚴格的前提條件──夠小體積與重量，還有盡可能大的帆。
ACS 3衛星超級小巧，只有微波爐大小。這顆衛星由NanoAvionics公司製造，由12個單元組成，整體尺寸僅23×23×34公分，整體重量為14公斤，比傳統12單元立方體衛星還輕6公斤。
（Source：NASA）
體積與重量的問題解決了，新問題是如何把帆做到最大。展開時太陽帆一旦扭曲、撕裂或未完全展開，都會嚴重影響推進效率和太空船軌跡控制。所以想要帆夠大，重要的是支撐帆的桿子輕又強。
反覆測試後，ACS 3小型複合材料吊桿耐用、不易彎曲，能承受太空環境輻射、溫度變化和微流星體衝擊；還可以捲起來，以減少佔據空間，同時提供必要剛性支撐風帆，四個可伸縮的吊桿展開後分別撐開四個三角形帆，組成一個菱形。
風帆完全展開約需25分鐘，展開後面積約860平方英尺（約80平方公尺），約一間小公寓面積。美國國家航空暨太空總署艾姆斯研究中心（NASA′s Ames Research Center）首席系統工程師艾倫─羅茲（Alan Rhodes）表示：
7公尺長的可展開吊桿可以捲成手掌可握形狀。我們希望這太空船驗證各種新技術，並激勵其他人探索新技術。這項技術推動未來太空旅行，並擴大對太陽和太陽系的了解。
一切準備就緒後，ACS 3搭乘Rocket Lab的Electron火箭從紐西蘭的發射場升空。8月30日凌晨，ACS 3團隊收到了來自宇宙的訊息，這艘宇宙帆船已經成功展開太陽帆和支撐吊桿。
（Source：NASA）
這是ACS 3在低地球軌道運行的第一步，接下來，這艘太空帆船將僅利用來自太陽的光子加速，並在距離地球約1,000公里的軌道上繞地飛行，由於太陽帆材料的高反射率，觀星愛好者或是攝影愛好者應該可以在晴朗的夜晚看到或拍下它。
太空揚帆，是早期太空科學家和工程師們對無燃料太空推進技術的夢想與探索。太陽帆概念最早由俄國科學家康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基（Konstantin Tsiolkovsky）和美國科學家羅伯特·萊特希爾（Robert L. Forward）等提出，設想利用太陽光輻射壓力驅動太空梭。
這種想法隨後在科幻文學和實際科學研究中得到了廣泛傳播和討論，《2001：太空漫遊》作者阿瑟·克拉克就在小說《太陽帆》（The Wind from the Sun）詳細描繪用太陽帆為動力的太空航行：
帆如同一片巨大且薄如蟬翼的反光薄膜，在太空中展開時，它像一個巨大的銀色風箏，能夠捕捉到太陽光的微小推力，推動太空梭緩緩前進。
《三體》作者劉慈欣也想像過太陽帆更多可能：人類受三體威脅，佈置了巨大太陽帆收集並反射太陽光，製造非常明亮的光點，向全宇宙顯示太陽系的位置，以此為「黑暗森林理論」威懾手段。
小說跟上了，現實也沒落下，中國太陽帆研究也獲不小成就。
2019年底，由中研院瀋陽自動化研究所研發的「天帆一號」太陽帆就搭載長沙天儀研究院瀟湘一號07衛星，成功在軌道展開，驗證微小衛星兩級主被動展開系統、可展開雙穩態桿技術、柔性帆膜材料、帆膜折疊展開技術等多項關鍵技術，標誌著太陽帆關鍵技術試驗驗證任務成功，並邁向成熟。
雖然在劇情需要下，小說或是科幻作品太陽帆往往事關人類種族存亡，帶有強烈的生死對抗色彩，但現實中的眾多太陽帆計畫，卻是為和平、安全和持續地探索太空做出嘗試與貢獻。
無論美國ACS 3計畫還是中國天帆一號，都嘗試擺脫燃料限制，朝宇宙更深處邁出腳步。正如帆船引領人類征服海洋，如今太陽帆也開拓我們前往星辰大海的新航道。
科技新報粉絲團
加入好友
訂閱免費電子報
