一塊足夠覆蓋拳擊臺地板的銀色箔片現在正在地球上方高空盤旋。它接下來要做的事情可能會改變太空飛行的程序。
行星協會的 LightSail 2，現已完全展開，是第一個僅由陽光推進的地球軌道航天器。在光子撞擊其帆產生的動量推動下，這顆衛星及其展示的技術，有朝一日可能在行星際甚至星際探索中帶來革命性的進步。
“一個人有機會參與新型航天器推進技術的早期階段，這是非常罕見的。機會不多，”行星協會首席科學家兼 LightSail 2 專案經理布魯斯·貝茨在發射前與記者的電話會議中說。“因此，能夠參與太陽帆的初始階段，[太陽帆]的第一步，是一種榮幸。”
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32 平方米的 LightSail 2 被裝在一個麵包大小的立方體衛星內，於 6 月 25 日搭乘 SpaceX 獵鷹重型火箭從肯尼迪航天中心發射升空，同時搭載了其他 23 個航天器。LightSail 2 最初搭乘其中一個旅行夥伴，於 7 月 2 日被部署到地球上方約 720 公里的近圓形軌道。
初始系統檢查進展順利，包括啟動和測試機載攝像頭以及展開衛星的四個鉸接式太陽能電池板。然而，在收到 LightSail 2 磁力計的不一致讀數以及航天器電磁扭矩杆（用於改變航天器姿態）的“遲緩”效能後，任務主管將太陽帆的展開推遲了兩週。
在上傳軟體補丁並重新測試姿態控制系統後，團隊再次準備好繼續進行。7 月 23 日美國東部時間 2:47，重要時刻到來了——四根鈷合金杆像捲尺一樣伸展開來，拉動著四片三角形的聚酯薄膜帆。
整個展開過程大約持續了三分鐘。很快，LightSail 2 將開始名副其實。
“我們使用術語‘杆’，就像在帆船上一樣，用來撐開帆，因為我們在地球軌道上旋轉得相對較快，”前《比爾·奈科學人》主持人，現任非營利組織行星協會執行長比爾·奈在發射前向媒體解釋說。“我們邊緣朝向太陽，旋轉 90 度，正面朝上，獲得像帆船順風航行一樣的全力推動，積聚軌道能量。[我們]然後在地球的夜側再次旋轉，並在白天側旋轉，一遍又一遍。”
這種推力非常小。總力大約相當於一隻家蠅落在您在地球上的手上的重量。但它是持續的。
“聽起來不多，但它是持續的，”奈說。“這與我們火箭科學中常用的方法截然不同。您知道牛頓第一定律：運動中的物體傾向於保持運動。”
也就是說，如果另一個力不作用於物體，物體將保持運動——在 LightSail 2 的案例中，這種情況將會發生。
假設一切按計劃進行，太陽帆將使 LightSail 2 的軌道每天升高約半公里。但是這顆小型衛星的姿態控制系統無法使其保持在完美的圓形軌道內。因此，雖然它會在地球的一側升得更高，但在另一側會穩步下降。
大約一個月後，大氣阻力將超過太陽帆，結束測試。LightSail 2 的命運是在大約一年後重返大氣層時燒燬。但這顆航天器的前景將延伸到遙遠的未來。
顧名思義，LightSail 2 不是第一個太陽帆。這個概念可以追溯到 17 世紀後期的德國天文學家約翰內斯·開普勒，他 推論，海船和帆可以“適應天上的微風”。第一個真正的太陽帆（它利用太陽光而不是太陽風來航行）是由 NASA 在近四個世紀後設計的，作為攔截哈雷彗星的一種可能方法。
行星協會自 1980 年成立以來，就對太陽帆產生了興趣，這與該協會的三位創始人——已故的卡爾·薩根、已故的布魯斯·默裡和路易斯·弗裡德曼——在推進這項技術方面的工作有關。2005 年，該組織嘗試發射其第一個太陽帆 Cosmos 1，但其俄羅斯運載火箭未能進入軌道。
LightSail 專案始於 2009 年，一年前，日本宇宙航空研究開發機構成功部署了 IKAROS，這是世界上第一個在地球和金星之間的行星際空間中展示太陽帆技術的航天器。
行星協會的 LightSail 1 是一個技術演示器，它完成了除航行之外的所有工作，於 2015 年發射。LightSail 2 現在完成了該組織推進這一概念的目標。
“沒有 LightSail 3 的計劃。但這只是因為我們不是一家 LightSail 公司，”行星協會營運長詹妮弗·沃恩告訴記者。“LightSail 3 是供其他人承擔的，不一定用這個名字。但我們嘗試做的是讓一項技術準備好交給世界，然後 [它可以] 由其他人實施。”
NASA 計劃在近地小行星偵察兵上部署太陽帆，這是一個計劃最早於 2020 年與首個太空發射系統火箭一起升空的立方體衛星。LightSail 2 的成功為該任務以及未來的任務提供了助力。
“最終能夠飛行這個東西真是太令人興奮了，”奈說。“現在幾乎是 2020 年了，我們已經談論它，嗯，40 年了。這非常非常酷。”