太阳能长期以来一直被视为全球各种交通工具的能源来源——现在，NASA在利用太阳能探索宇宙方面又迈进了一步。由马里兰州劳雷尔市约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室的Amber Dubill领导的衍射太阳帆项目将使探测器和卫星等航天器仅凭阳光就能进行长距离旅行。这种类型的光帆将是同类产品中的第一个。
该项目已被选入NASA创新先进概念（NIAC）计划的第三个也是最后一个阶段，该计划旨在为科学、政府和商业用途开发有前景的创意。该团队将获得200万美元的资助，支持为期两年的额外开发，以证明其技术的有效性，为可能的任务做准备。这是该项目自2012年启动以来第五个进入第三阶段的项目。
太阳帆利用阳光的压力在太空中推进自身——就像帆船被风推动一样——无需火箭和燃料来推动航天器前进。但是，像Dunbar团队创建的衍射光帆比传统的反射光帆设计更进一步。反射光帆需要收集和重新定向太阳光线，这意味着它们必须涂有金属状薄膜，并且必须始终面向太阳方向。这种依赖性限制了导航，因为能量捕获和易于操纵之间存在持续的权衡。更重要的是，反射光帆的设计使其又大又薄且不稳定。用于稳定和定向光帆的必要设备最终会减慢航天器的速度。
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衍射光帆则不同。当光线通过狭窄的开口而不是在宽平面上反射时，它会向不同方向扩散。在衍射光帆上，该团队利用了光的这一特性，通过在表面嵌入小光栅，可以将光散射到需要的地方，即使光帆处于非最佳角度或未直接面向太阳。反过来，这使得航天器能够更灵巧、更有效地进行导航。通过这种设计，太阳帆可以更小，功耗更低，并且运营成本更低——所有这些都不会牺牲功率。
Dubill将这个概念比作实际的船帆。如果你想用相当于反射光帆的方式顶风前进，你必须来回移动它才能朝着预期的方向前进。如果你拥有更像衍射光帆的东西，你可以利用风力向前吹，同时也能笔直地冲向它。
“（这种设计）是新颖的部分。它更有效，并解决了之前光帆的问题，”Dubill说，并补充说，在一项他们进行的小型研究中，该团队发现用衍射光帆替换反射光帆的技术努力是“非常值得的”，并且“收益远远大于成本”。
在Dubill的指导下，该团队将在第三阶段期间改进其太阳光线收集器的金属材料并进行地面测试。她说，他们正在为最终将搭载科学仪器的轻型衍射光帆星座发送到太阳极轨道奠定基础。虽然NASA和欧洲太阳能署的太阳轨道器最近拍摄了太阳的高分辨率图像，但从未捕捉到极点的直接图像。
“关于太阳，我们还有很多不知道的地方。这项技术可以在监测太阳天气的复杂性方面发挥重要作用，”Dubill说。（“我的团队）为这个项目付出了很长时间的努力；看到它在未来的飞行任务中有这样的机会，真是令人兴奋。”
