什么是太阳能帆船赛，它如何影响环境?

太阳帆船在太空中完成，而不是在海上。它涉及使用太阳辐射而不是火箭燃料或核能来推进航天器。其能源几乎是无限的（至少在接下来的十亿年内），它的益处可能很大，并且它表明了太阳能的创新利用来推动现代文明。

太阳能帆船赛的原理

太阳帆的工作原理与太阳能电池板上的光伏电池的工作原理相同——将光转换成另一种形式的能量。光子(轻粒子)没有质量，但任何知道爱因斯坦最著名的方程的人都知道质量只是能量的一种形式。

光子是按定义以光速运动的能量包，由于它们在运动，它们的动量与它们所携带的能量成正比。当能量撞击到太阳能光伏电池时，光子会干扰电池的电子，产生以伏特计的电流(因此有了光伏这个术语)。然而，当光子的能量撞击像太阳帆这样的反射性物体时，其中一些能量会以动能的形式传递给该物体，就像移动的台球撞击静止的台球一样。太阳航行可能是唯一一种源无质量的推进方式。

就像太阳能电池板在阳光照射下产生的电能越多，太阳帆的速度也就越快。在不受地球大气层保护的外层空间，太阳帆会受到部分能量更高的电磁波谱(如伽马射线)的轰击，而地球表面的物体受到地球大气层的保护，不受这种高能太阳辐射波的影响。由于外太空是真空的，所以数十亿光子撞击太阳帆并推动它前进是没有阻力的。只要太阳帆离太阳足够近，它就可以利用太阳的能量在太空中航行。

太阳帆的工作原理就像帆船上的帆一样。通过改变帆相对于太阳的角度，航天器可以在光线的引导下航行，也可以改变方向。航天器的速度取决于帆的大小、到光源的距离和航天器质量之间的关系。地球上的激光携带比普通光更高的能量，也可以提高加速度。由于太阳光子的轰击永远不会停止，而且没有阻力，卫星的加速度随着时间的推移而增加，使太阳航行成为长距离推进的有效手段。

太阳能帆船赛的环境效益

将太阳帆送入太空仍然需要火箭燃料，因为地球低层大气的重力比太阳帆能捕获的能量要大。例如，2019年6月25日将光帆2号送入太空的火箭是spacex公司的重型猎鹰火箭用煤油和液氧作为火箭燃料。煤油是用于航空燃料的同一种化石燃料，其二氧化碳排放量与家庭取暖用油大致相同，略高于汽油。

而火箭发射的罕见使他们温室气体可以忽略不计火箭燃料释放到地球大气层上层的其他化学物质会对至关重要的物质造成破坏臭氧层．用太阳帆代替外层轨道上的火箭燃料减少了成本和燃烧化石燃料推进所造成的大气损害。火箭燃料昂贵且有限，这限制了航天器的速度和飞行距离。

由于阻力和磁力等环境力，太阳帆船在低地轨道（LEOS）中是不切实际的。虽然星际旅行超越火星变得更加困难，但由于外太阳系统的阳光下的能量减少，航天器太阳能航行有助于降低成本并限制地球大气的损坏。

太阳帆还可以与太阳能光伏板配对，太阳能光伏板可以像在地球上一样将阳光转化为电能，使卫星的电子功能在没有其他外部燃料来源的情况下继续工作。这样做还有一个额外的好处，那就是允许卫星在地球两极上空停留在一个固定的位置，从而增加了卫星持续监测气候变化对极地地区影响的能力。(“静止卫星”通常以与地球自转相同的速度移动，从而相对于地球保持在同一位置——在两极是不可能的。)

太阳航行的时间表
1610	天文学家约翰内斯·开普勒向他的朋友伽利略建议，有朝一日船只可以通过捕捉太阳风来航行。
1873	物理学家James Clerk Maxwell展示了光线反射它们时的光线对物体的压力。
1960	回声1(一种金属气球卫星)记录阳光的压力。
1974	美国国家航空航天局(NASA)对“水手10号”的太阳能电池板进行了调整，使其在飞往水星的途中发挥作用。
1975	美国国家航空和宇宙航行局创造了一个原型的太阳帆航天器访问哈雷彗星。
1992	印度发射了INSAT-2A卫星，这是一颗带有太阳帆的卫星，旨在平衡太阳能光伏阵列上的压力。
1993	俄罗斯航天局发射的Znamya 2带有一个像太阳帆一样展开的反射器，尽管这不是它的功能。
2004	日本成功地从航天器上展开了一个失效的太阳帆。
2005	行星协会的宇宙1号任务，包括一个功能正常的太阳帆，在发射时被摧毁。
2010	日本的IKAROS(由太阳辐射加速的星际风筝飞行器)卫星成功地将太阳帆作为其主要推动力。
2019	行星协会于2019年6月发射了光帆2号卫星，该协会的首席执行官是著名的科学教育家比尔·奈。《光帆2》被《时代》杂志命名为其中之一2019年100个最佳发明．
2019	美国宇航局选择太阳巡洋舰作为深空研究的太阳帆任务。
2021	美国国家航空和宇宙航行局(NASA)继续开发用于探索近地小行星(NEA)的太阳帆航天器。计划于2021年11月发射，从2020年5月推迟。