NASA太阳帆技术的最新进展规模空前，该装置正在建设中，将作为太空天气的早期预警哨兵。
太空风暴太阳帆哨兵（S5）将配备一块1,653平方米的太阳帆，面积约相当于一个奥运会游泳池，由铝涂层塑料制成，厚度仅为2.5微米，比头发丝还薄。部署后，太阳帆将利用太阳光子温和但恒定的压力导航至地球与太阳之间的独特亚L1晕轨道，在此携带磁力仪监测太阳风暴和日冕物质抛射，抢在其到达地球之前发出预警。
工作原理
太阳帆的工作原理与航海帆船一样古老，只不过应用于太空。来自太阳的光子携带动量，每个光子的动量微不足道，但乘以足够大的太阳帆面积后，就能产生连续的无燃料推力。通过调整太阳帆与太阳的角度，航天器无需燃烧一克推进剂即可改变轨道。
这一能力与任务目标完美契合。太阳风暴从太阳到达地球需要1至3天。越早探测到，操作人员就有越多的保护时间，保护电网、通信卫星、飞机和航天器免受破坏性电磁效应的影响。部署在地球朝向太阳一侧,,L1拉格朗日点或S5将演示的亚L1晕轨道上的航天器,,可以在风暴来袭之前发现它们。
“太空天气之所以重要，是因为其危害真实存在，”NASA官员在任务描述中表示。太阳风暴可能使电网过载，干扰无线电通信，并对飞机和航天器造成影响。
有史以来最大的太阳帆
S5太阳帆的所有四个象限已于2026年1月完成建造，由Applied Aerospace公司根据NASA小企业创新研究（SBIR）计划制造。一个象限（400平方米）的全尺寸原型于2022年在NASA马歇尔太空飞行中心部署，验证了吊杆和太阳帆展开机构。最终太阳帆的面积是原型的四倍以上。
太阳帆本身由轻质复合吊杆支撑，NASA通过其先进复合太阳帆系统项目不断完善这一技术。使用该吊杆技术的小型太阳帆演示器自2024年以来一直在轨道上从地球可见。
发射与任务
S5将于2029年11月作为NOAA的SOLAR-A任务的次级有效载荷发射，SOLAR-A是NOAA下一代运行型太空天气卫星。主要目标是证明太阳帆航天器能够在亚L1晕轨道上可靠导航并保持位置。亚L1晕轨道是一种非开普勒轨道，天然不稳定，需要持续位置保持。如果成功，相同的架构可用于未来永不耗尽燃料的运行型太空天气哨兵。
S5携带的磁力仪将由NOAA提供。证明灵敏的磁场仪器能够从太阳帆平台（具有大面积反射表面以及充电和振动效应潜力）上运行，是未来科学任务的次级但必要的验证。
合作伙伴与资金
NASA马歇尔太空飞行中心负责管理该任务，由太空技术任务局（STMD）提供资金。NOAA提供磁力仪和发射机会。Applied Aerospace公司制造太阳帆薄膜，Opterus公司通过SBIR计划贡献技术开发。
意义
太阳帆几十年来一直是科幻小说的常客，但其实际部署进展缓慢且循序渐进。日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）于2010年发射了首个行星际太阳帆IKAROS，这块196平方米的太阳帆证明了光子推进在深空中可行。NASA自己的NanoSail-D（2011年）和先进复合太阳帆系统（2024年）在近地轨道上演示了逐渐增大的太阳帆。
S5代表了一次阶跃,,从概念验证演示到规模和能力足以服务于实际运行目的的太阳帆。如果成功，该太阳帆的后继者可以在地球与太阳之间的空间中无限期巡逻，为日益依赖太空的人类文明提供持续不断的太阳风暴早期预警。
来源
1. NASA. (2026). Space Storm Solar Sail Sentinel (S5). https://www.nasa.gov/space-storm-solar-sail-sentinel-s5/
婷 翻译