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正如帆船利用風壓在水中航行一樣，太陽帆利用太陽輻射的光壓在太空中移動。太陽帆航行曾經是亞瑟·C·克拉克等科幻作家的專屬領域，現在正逐漸進入現實。一項耗資450萬美元的私人資助任務，用於測試名為光帆的太陽帆技術，現在已經確定了2016年4月的發射日期，並將搭載SpaceX的獵鷹重型火箭進入太空。一旦進入軌道，光帆1號將利用太陽光而不是火箭燃料進行機動。“太陽帆航行多年來一直以緩慢的速度發展，”光帆專案經理道格·斯特森說道，他是組織和資助該任務的非營利組織行星學會的成員。“它能夠堅持這麼多年是因為它具有在整個太陽系中基本上實現自由推進的潛力。”
光帆1號是一個小型航天器，由三個10釐米寬的立方體衛星組成。在被運送到中地球軌道（高於地球2000公里以上，足以逃脫大部分大氣阻力）後，光帆1號將展開四個超薄的聚酯薄膜帆，展開面積達32平方米（可能足夠讓地面上的肉眼觀察者看到）。這些帆將被太陽光轟擊，每個撞擊帆的光粒子，或光子，都會產生微小的動量。加在一起，這些微小的動量應該足以在不需要重型且昂貴的化學推進劑的情況下移動航天器。如果光帆部署後軌道速度增加，工程師就會知道它工作了。
理論上，太陽帆的推力應該足夠將航天器從地球軌道推進到太陽系。“缺點是它需要很長時間[才能移動]，就像航行到巴哈馬群島比開快艇要花費更長的時間一樣，”斯特森說。儘管如此，在沒有摩擦力阻止它的地球大氣層之外的太空中，一旦太陽帆開始移動，只要有陽光照射，它就會繼續加速。這使得太陽帆成為探索整個太陽系及更遠區域的理想選擇。許多專家表示，它們是最有可能推動首次星際任務到達另一顆恆星的候選者，並由雷射提供額外推力，雷射可能位於太陽周圍的軌道上，除了陽光之外，還瞄準帆。然而，一個缺點是太陽帆沒有剎車，也沒有任何改變軌道或減速的方法一旦它們加速。一種可能的解決方案是利用行星或恆星的引力來減速航天器或使其沿著期望的路徑拋射。
這些考慮超出了光帆1號的範圍，它只是旨在證明基本技術是可靠的，特別是對於操縱輕型、低成本的航天器（如立方體衛星）而言，儘管它們體積小，但仍可以攜帶足夠的儀器進行基本科學、導航和通訊。“我們真的希望使用立方體衛星和太陽帆的這個概念能夠真正騰飛，”斯特森說。“可能會出現一個全新的太陽系探索任務領域，這些任務可能非常便宜。”
光帆1號將搭乘私人資助的飛行器——商業航天公司SpaceX正在開發的獵鷹重型火箭。該公司的較小型獵鷹9號火箭已經建立了可靠的飛行記錄，但足夠飛出低地球軌道（或LEO，高度為160至2000公里）的重型版本尚未飛行。太陽帆需要如此強大的初始推力，因為LEO中的大氣阻力太強，它們無法執行。
光帆1號不是有史以來第一個太陽帆任務。行星學會本身曾在2005年嘗試發射名為宇宙1號的太陽帆，但火箭故障導致任務失敗。2010年，日本成功飛行了由太陽輻射加速的行星際風箏飛行器(IKAROS)，該飛行器與前往金星的航天器一起發射，並使用太陽帆作為其主要推進手段。同年晚些時候，NASA發射了納米帆-D任務，該任務在LEO中部署了一個小型帆。儘管其高度較低，但該任務成功部署了帆，儘管它沒有使用它來飛行。NASA還在計劃一個更大的太陽帆任務，名為“太陽帆船”，原計劃於2015年發射。然而，在最近的技術審查後，該機構無限期推遲了該任務。儘管如此，光帆1號仍然值得關注，因為如果成功，它將是第一個展示立方體衛星受控太陽帆飛行的任務。
NASA還有兩個正在進行中的太陽帆任務，都使用了立方體衛星。“月球手電筒”將搜尋月球隕石坑中的冰沉積物，“近地小行星偵察兵”將訪問一顆當地太空岩石，看看它是否有可能成為未來人類任務的良好目的地。兩者都計劃於2017年在NASA的下一個重型運載火箭“太空發射系統”的首次發射中飛行。如果它們發射，它們將是第一批主要目的是科學而非僅僅是技術演示的太陽帆任務。“沒有人建造過太陽帆來執行像這兩項任務這樣複雜的任務，”NASA噴氣推進實驗室先進概念助理部門經理羅伯特·斯特埃勒說。他說，這兩項任務部分是為了成熟太陽帆技術，但NASA主要“依靠太陽帆將科學有效載荷送到特定的軌道”。
如果光帆1號取得成功，它可能會為這些任務鋪平道路。“在我目前看到的技術中，我認為光帆的質量和體積效率最高，”斯特埃勒說。“光帆正在做的是將一切都放在一個較小的包裝中，使其成本更低，而且我認為在某些方面，這將降低NASA對月球手電筒和偵察兵任務的風險。”