2020年7月23日，我國的天問一號火星探測器搭乘長征五號遙四運載火箭發射升空，展開了火星探索之旅。2021年2月10日，天問一號成功進入繞火星軌道。

儘管火星探測器已經沿著目前最合理的路徑——霍曼轉移軌道前往紅色行星，但漫長的旅途還是用掉了半年多的時間。要知道，火星是太陽系內距離地球第二近的行星，尚且需要如此漫長的時間。而太陽系的浩瀚，甚至遠不止八大行星那麼簡單，還有遙遠的柯伊伯帶和奧爾特雲，人類的航天器何時才能到達這些遙遠的地方呢？

彆著急，別絕望，未來已經不遠了。有一種航天器，可以獲得驚人的速度，穿越太陽系，那就是太陽帆。

太陽帆的概念早在幾百年前就有雛形了，在近些年來尤其受到關注。比如霍金生前支援的“突破攝星”計劃，就是希望利用太陽帆的技術，在50年內抵達比鄰星進行探測。既然連比鄰星都能觸及，跨越太陽系自然也不是問題了。

太陽帆的原理很簡單，就是利用太陽光形成的光壓提供動力，供航天器飛行。它和太陽能類似，動力源源不斷，但原理又不同，產生的動力遠遠超過了太陽能。如果我們能夠利用這種光壓進行探測，那麼就可以進行太陽系跨越了。

牛頓第二定律指出：一個物體的加速度取決於質量大小和受力大小，質量越小的物體更容易被加速，受力越大加速越明顯。因此，如果想要讓太陽帆獲得如虎添翼的效果，那就需要更小的質量更大的力。

最近，加州大學洛杉磯分校機械工程系的研究生Ho-Ting Tung和Artur Davoyan博士最近就在考慮這些問題，並且做出了他們認為最合適的方案。想要減少質量，那就儘量為航天器“瘦身”；想要獲得更大的力，那麼除了太陽提供的光壓之外，我們還可以在地球上利用鐳射提供更強大的光壓。

他們設想，利用這個方案打造出來的太陽帆，將獲得前所未有的驚人航行速度。透過這樣的加速效果，航天器從近地軌道（通常不到3000公里）進入到地球靜止軌道（也就是距離地表36000公里的同步軌道），只需要幾分鐘的時間。

在地球軌道上就能獲得如此快的速度，在太陽系中的航行速度將更加驚人。目前我們前往火星需要差不多200天的時間，透過這種太陽帆系統，只需要20天；朱諾號探測器花了5年時間從地球飛到木星，利用太陽帆只需要120天；新地平線號飛到冥王星用了10年時間，太陽帆只需要3年就夠了！

這個速度確實相當驚人，如果真的獲得如此快的速度，人類探測太陽系將會變得更加容易。透過太陽帆，我們將會發射更多探測器去探索其他星球，我們對太陽系的瞭解將會大幅提升，想一想就很爽。

可是，我們要怎樣獲得這樣的速度呢？

首先就是航天器的“瘦身”。在他們的設計中，航天器的總質量要小於100克。不得不說，這個質量確實有點驚人，要知道，一隻普通的蘋果也有150克左右的重量。所以，想要實現這樣的航天器瘦身，科學家們必須要考慮如何開發更輕質的科學載荷。

接下來比較重要的，就是太陽帆本身的設計，這是重中之重。

用鐳射提供更強大的光壓，這本身是好的。但是，這裡有一個問題，那就是鐳射本身具有的能量太大了，以至於可能會將航天器燒燬。因此，太陽帆本身所使用的材質，必須要非常特殊，需要滿足多項要求，比如本身要非常輕，而且要比較堅固，同時要能夠承受高溫，並且可以以非常高的效率反射鐳射。

說起來，後面兩點是基本等價的，因為反射掉絕大部分鐳射，就意味著不會因為吸收太多能量而升溫。另外，反射鐳射效率越高，意味著加速效果也越好。因此，這兩個屬性，成為了本次研究的重點。

經過研究，他們認為，氮化矽或者氮化硼具有非常良好的效能，在反射率方面非常優秀，在未來可以用作太陽帆的材料。

選擇好了材料不代表研究的結束，生產它們的工藝也非常重要。不同的工藝，也會影響效能，他們認為，布拉格堆疊反射器和導模共振反射器。這兩種反射器可以反射特定波長的鐳射，從而避免太陽帆被過度加熱。

目前來說，人類前往外太陽系的探測器中，最快的飛行速度是由黎明號花了五年半時間才創造的，而這種新型的太陽帆，只需要半個小時就可以達到。而且，研究人員指出：以目前人類的科技來看，這樣的太陽帆並不遙遠。

和蟲洞、曲率驅動引擎這種更多停留在科幻中的飛行器不同，太陽帆是非常現實的一種技術。目前，包括我國在內的世界上許多國家，都在從事這方面的研究，希望能夠早日飛到太陽系的邊緣。

目前，日本的伊卡洛斯太陽帆已經在太空中進行實驗了，相信未來還有更多的太陽帆能夠進入太空。

而且，本次研究也只是一種設計，未來的太陽帆可能和這兩位研究人員介紹的完全不同。不管是哪一種，都意味著人類的速度越來越快。或許在不遠的將來，我們真的能夠看看比鄰星是什麼模樣。