ソーラーセイル

ソーラーセイル（ライトセイル、ライトセイル、フォトンセイルとも呼ばれる）は、太陽光が大きな表面に及ぼす放射圧を利用して宇宙船を推進する方法です。1980年代以降、太陽推進と航行をテストするための宇宙飛行ミッションが数多く提案されてきました。この技術を利用した最初の宇宙船は、2010年に打ち上げられたIKAROSでした。 ^[1]

ソーラーセイルのわかりやすい例えとして、帆船が挙げられます。大きな表面に力をかける光は、風に吹かれる帆に似ています。高エネルギーレーザービームを代替光源として使用して、太陽光を使用する場合よりもはるかに大きな力をかけることができます。これはビームセイルと呼ばれる概念です。ソーラーセイルクラフトは、低コストの運用と、高速性（化学ロケットと比較して）および長い運用寿命の組み合わせの可能性を提供します。可動部品が少なく、推進剤も使用しないため、ペイロードの配送に何度も使用できる可能性があります。

ソーラーセイルは、天体力学に実証済みの測定済み効果を持つ現象を利用しています。太陽圧は、惑星間空間であろうと、惑星や小天体の周りを周回している宇宙船であろうと、すべての宇宙船に影響を及ぼします。たとえば、火星に向かう典型的な宇宙船は、太陽圧によって数千キロメートル移動するため、軌道計画ではその影響を考慮する必要があります。これは、1960年代の初期の惑星間宇宙船の時代から行われてきました。太陽圧は宇宙船の向きにも影響するため、宇宙船の設計にはこの要素を考慮する必要があります。^[2]

例えば、800×800メートル（2,600×2,600フィート）のソーラーセイルに及ぼされる総力は、 地球から太陽までの距離で約5 N（1.1  lbf ）であり、 ^[3]電気エンジンで推進される宇宙船に似た低推力の推進システムになりますが、推進剤を使用しないため、その力はほぼ常に及ぼされ、時間の経過とともに集合的な効果は十分に大きいため、宇宙船を推進する潜在的な方法と見なすことができます。

ヨハネス・ケプラーは、彗星の尾が太陽から遠ざかっているのを観察し、太陽がその効果を引き起こしていると示唆した。1610年にガリレオに宛てた手紙の中で、彼は「天空のそよ風に適した船や帆を用意すれば、その虚空さえも勇敢に乗り越える者が出てくるだろう」と書いている。 ^[4]彼がこれらの言葉を書いたとき、彗星の尾の現象を念頭に置いていたのかもしれないが、彗星の尾に関する彼の出版物は数年後に発表された。^[5]

ジェームズ・クラーク・マクスウェルは、1861年から1864年にかけて、光には運動量があり、物体に圧力をかけることができるという電磁場と放射線の理論を発表しました。マクスウェルの方程式は、光圧による航行の理論的基礎を提供します。そのため、1864年までに、物理学界だけでなく、それ以外の分野でも、太陽光には物体に圧力をかける運動量があることがわかっていました。

ジュール・ヴェルヌは、1865年に出版された『月世界旅行』^[6]の中で、「いつの日か、これら[惑星や発射体の]よりもはるかに速い速度が出現し、おそらく光や電気がその機械的な媒介となるだろう...いつの日か我々は月や惑星、恒星を旅するだろう」と書いている。^[7]これは、光が宇宙船を動かすことができるという認識が初めて公表されたものである可能性がある。

ピョートル・レベデフは1899年にねじり天秤を使って光圧を初めて実証した。^{[8]アーネスト・ニコルズとゴードン・ハルは1901年に}ニコルズ放射計を使って同様の独立した実験を行った。^[9]

スヴァンテ・アレニウスは1908年に太陽の放射圧が生命の胞子を星間距離を越えて拡散させる可能性を予測し、パンスペルミア説を説明する一つの手段を提供した。彼は光が星間で物体を移動させることができると述べた最初の科学者だったと思われる。^[10]

コンスタンチン・ツィオルコフスキーは、太陽光の圧力を利用して宇宙船を宇宙空間に推進することを初めて提案し、「非常に薄いシートの巨大な鏡を使用して太陽光の圧力を利用して宇宙速度を達成する」ことを提案した。^[11]

フリードリヒ・ザンダー（ツァンダー）は1925年に太陽帆の技術的分析を含む技術論文を発表した。ザンダーは「非常に薄い鏡を使って光圧や光エネルギーを遠くまで伝達する」ことで「小さな力を加える」ことについて書いている。^[12]

JBSハルデーンは1927年に、人類を宇宙に運ぶ管状の宇宙船の発明と、「太陽の放射圧を捕らえるために1平方キロメートル以上の面積の金属箔の翼を広げる」方法について推測した。^[13]

JD ベルナルは1929 年に次のように書いている。「風の代わりに太陽光線の反発効果を利用した宇宙航行の形態が開発されるかもしれない。宇宙船は、何エーカーにも及ぶ巨大な金属製の翼を最大限広げ、海王星の軌道の限界まで吹き飛ばされるかもしれない。その後、速度を上げるために、帆を上げて重力場を下って風下り、太陽を通り過ぎるときに再び帆を最大限広げるだろう。」^[14]

アーサー・C・クラークは、ソーラーセイル宇宙船のヨットレースを描いた SF短編小説「サンジャマー」を執筆しました。これは、ボーイズライフ^誌[15]の1964年3月号に最初に掲載されたものです。

カール・セーガンは1970年代に、光子を一方向に反射させて推進力を生み出す巨大な構造物を使って光で航行するというアイデアを広めた。彼は大学の講義、本、テレビ番組でそのアイデアを取り上げていた。彼はハレー彗星とのランデブーに間に合うようにこの宇宙船を迅速に打ち上げることに固執していた。残念ながら、ミッションは間に合わず、彼はそれを最後まで見届けることはなかった。^[16]

ソーラーセイルに関する最初の正式な技術と設計の取り組みは、1976年にジェット推進研究所でハレー彗星とのランデブーミッションの提案のために始まりました。^[3]

ほとんどのソーラーセイルは反射に基づいています。^[17]セイルの表面は鏡のように非常に反射性が高く、表面で反射した光が力を与えます。

2018年には、回折が別のソーラーセイル推進機構として提案され、いくつかの利点があると主張されている。^{[18] [19]}

FMIのペッカ・ヤンフネンは、電気太陽風帆と呼ばれるタイプのソーラーセイルを提案している。^[20]機械的には、従来のソーラーセイルの設計との共通点はほとんどない。帆の代わりに、ホスト船の周囲に放射状に配置された真っ直ぐな導電性テザー（ワイヤー）が使用される。ワイヤーは電気的に充電され、ワイヤーの周囲に電界を作り出す。電界は周囲の太陽風のプラズマ内に数十メートル広がる。太陽の電子は電界によって反射される（従来のソーラーセイルの光子のように）。帆の半径は実際のワイヤー自体ではなく電界から決まるため、帆が軽くなる。ワイヤーの電荷を調整することで、船を操縦することもできる。実用的な電気セイルには、それぞれ約20 kmの長さの真っ直ぐなワイヤーが50～100本ある。^[21]

電気太陽風帆は静電場と帆の姿勢を調整できます。

磁気帆も太陽風を利用する。しかし、磁場は風の中の電荷を帯びた粒子を偏向させる。この帆はワイヤーループを使用し、静電圧をかける代わりに静電流を流す。^[22]

メカニズムは異なりますが、これらすべてのデザインは操作可能です。

磁気帆は太陽風に含まれる荷電陽子の進路を曲げます。帆の姿勢と磁場の大きさを変えることで、推進力の量と方向を変えることができます。

ソーラーセイルに与えられる力は光子の運動量から生じる。光子または光束全体の運動量はアインシュタインの式で与えられる：^{[23] [24]}

${\displaystyle p=E/c}$

ここで、pは運動量、Eはエネルギー（光子または光束）、cは光速です。具体的には、光子の運動量はその波長p = h/λに依存します。

太陽放射圧は、2011年に改訂された1AU （地球-太陽間距離）における 放射照度（太陽定数）値1361W/m2^と関連している。 ^[25]

• 完全吸収率:入射ビームの方向でF = 4.54 μN/平方メートル (4.54 μ Pa ) (完全に非弾性な衝突)
• 完全反射率: 表面に対して垂直な方向（弾性衝突）で F = 9.08 μN/平方メートル（9.08 μPa）

理想的な帆は平らで、100%の鏡面反射を持ちます。実際の帆は、曲率（波状）、しわ、吸収、前面と背面からの再放射、非鏡面反射効果、およびその他の要因により、全体的な効率は 約90% 、約8.17μN/m ^{2になります[24] 。}

帆にかかる力と船の実際の加速度は、太陽からの距離の2乗に反比例して変化する（太陽に非常に近い場合を除く^[26]）、また、帆の力ベクトルと太陽からの放射状線の間の角度の余弦の2乗によって変化するので、

${\displaystyle F=F_{0}\cos^{2}(\theta )/R^{2}}$（理想的な航海のために）

ここで、R は太陽からの距離（AU 単位）です。実際の正方形の帆は次のようにモデル化できます。

${\displaystyle F=F_{0}(0.349+0.662\cos(2\theta)-0.011\cos(4\theta))/R^{2}}$

理想的な帆の場合に予想される90°ではなく、θ = 60°付近で力と加速度がゼロに近づくことに注意してください。^[27]

エネルギーの一部が吸収されると、吸収されたエネルギーによって帆が加熱され、その 2 つの表面の 放射率に応じて、前面と後面からそのエネルギーが再放射されます。

太陽から吹き出される荷電粒子の流れである太陽風は、約3～ 4nPaの公称動圧を及ぼしますが、これは反射帆にかかる太陽放射圧よりも3桁小さい値です。^[28]

帆の荷重（面密度）は重要なパラメータで、総質量を帆の面積で割った値で、単位は g/m ²です。ギリシャ文字の σ (シグマ) で表されます。

帆船には、太陽に面しているときに 1 AU で経験する特性加速度 a _cがあります。この値は、入射運動量と反射運動量の両方を考慮していることに注意してください。上記の 1 AU での放射圧 1 平方メートルあたり 9.08 μN の値を使用すると、 a _{c は}次のように面密度と関連します。

a _c = 9.08(効率) / σ mm/s ²

90%の効率を仮定すると、a _c = 8.17 / σ mm/s ²

明るさの数値 λ は、最大車両加速度を太陽の局所重力で割った無次元比です。1 AU での値を使用すると、次のようになります。

λ = a _c / 5.93

重力と光圧は太陽からの距離の 2 乗に反比例して減少するため、明るさの数値は太陽からの距離とは無関係です。したがって、この数値は特定の船舶で実行可能な軌道操作の種類を定義します。

表にはいくつかの例の値が示されている。ペイロードは含まれていない。最初の 2 つは、1970 年代の JPL での詳細設計作業からのものである。3 番目の格子帆船は、可能な限り最高のパフォーマンス レベルを表している可能性がある。^[3] 正方形帆と格子帆の寸法は、端から端までである。ヘリオジャイロの寸法は、ブレードの先端から先端までである。

アクティブ姿勢制御システム (ACS) は、帆船が望ましい方向を達成し、維持するために不可欠です。必要な帆の方向は、惑星間空間ではゆっくりと変化しますが (多くの場合、1 日あたり 1 度未満)、惑星軌道でははるかに急速に変化します。ACS は、これらの方向要件を満たす必要があります。姿勢制御は、船の圧力中心と質量中心の間の相対的なシフトによって実現されます。これは、制御ベーン、個々の帆の移動、制御質量の移動、または反射率の変更によって実現できます。

一定の姿勢を保つには、ACS が機体の正味トルクをゼロに維持する必要があります。帆または帆群にかかる合計の力とトルクは、軌道に沿って一定ではありません。力は太陽からの距離と帆の角度によって変化し、帆のうねりが変わり、支持構造の一部の要素が偏向して、帆の力とトルクが変化します。

帆の温度は太陽からの距離と帆の角度によっても変化し、帆の寸法も変わります。帆からの放射熱によって支持構造の温度も変化します。両方の要因が総力とトルクに影響します。

望ましい姿勢を維持するために、ACSはこれらすべての変化を補正する必要があります。^[29]

地球軌道では、高度約 800 km で太陽圧力と抗力圧力が通常等しくなります。つまり、帆船はその高度以上で運航する必要があります。帆船は、旋回速度が軌道と互換性のある軌道で運航する必要がありますが、これは通常、回転ディスク構成の場合のみ問題となります。

帆の動作温度は、太陽からの距離、帆の角度、反射率、前面と背面の放射率の関数です。帆は、その温度が材料の限界内に保たれている場合にのみ使用できます。一般的に、帆は太陽にかなり近い、約0.25AUで使用できますが、それらの条件に合わせて慎重に設計されている場合は、さらに近い場所でも使用できます。^[3]

帆船の潜在的な用途は、太陽系全体、太陽の近くから海王星の向こうの彗星の雲まで多岐にわたります。帆船は、荷物を運ぶために航海したり、目的地で停泊したりすることができます。貨物を運ぶために使用することもできますし、人間の移動にも使用できる可能性があります。^[3]

太陽系内部の旅行では、積荷を運び、その後地球に戻って次の航海に備え、惑星間シャトルとして運用できる。特に火星では、この宇宙船は惑星上での日常的な補給活動の経済的な手段となる可能性がある。ジェローム・ライトによると、「地球から必要な従来の推進剤を打ち上げるコストは、有人ミッションでは莫大である。帆船の使用は、ミッションコストを100億ドル以上節約できる可能性がある。」^[3]

ソーラーセイル機は、太陽に近づいて観測ペイロードを運んだり、軌道維持軌道を取ったりすることができます。0.25 AU またはそれより近い高度で動作できます。極軌道を含む高い軌道傾斜角に到達できます。

ソーラーセイルは、すべての内惑星間を往復することができます。水星と金星への旅行は、ペイロードのランデブーと軌道投入のためです。火星への旅行は、ランデブーまたは空力ブレーキのためにペイロードを放出するスイングバイのいずれかになります。^[3]

間接転送 (太陽スイングバイ) を使用すると、外惑星への転送時間が最短になります。ただし、この方法では到着速度が速くなります。転送速度が遅いと、到着速度も遅くなります。

間接転送（太陽スイングバイ）を使用した場合、地球に対する離脱速度がゼロでcが1 mm/s 2の場合、木星への最短転送時間は2年です。到着速度（V _∞）^は17 km _/ sに近くなります。土星の場合、最短旅行時間は3.3年で、到着速度はほぼ19 km/sです。^[3]

太陽の内部重力焦点は太陽から最短距離550AUに位置し、太陽を通過する遠方の物体からの光が重力によって焦点を合わせる点である。したがって、これは太陽の重力によって太陽の反対側の深宇宙領域が焦点を合わせる遠方の点であり、非常に大きな望遠鏡の対物レンズとして効果的に機能する。^{[30] [31]}

ベリリウムでできた膨らんだ帆を太陽から0.05 AUの地点から飛ばすと、初期加速度が36.4 m/s ²になり、1日も経たないうちに速度0.00264c (約950 km/s) に達するという提案がある。太陽にこれほど近づくことは、高温でのベリリウムの構造劣化、高温での水素の拡散、および太陽風によるベリリウムのイオン化によって生じる静電勾配により破裂の危険があるため、短期的には非現実的である可能性がある。近日点を0.1 AUに修正すると、前述の温度と太陽放射量への露出が減少する。^{[32]このような帆は「}太陽圏界面 に到達するのに2年半、太陽の内側の重力焦点に到達するのに6年半、内側のオールトの雲に到達するのに30年もかからない」。^[31]「このようなミッションは、途中で有用な天体物理学的観測を実施し、重力フォーカス技術を探求し、太陽起源ではなく銀河起源の粒子や場をその領域で探索しながらオールトの雲の天体を撮影することができる。」

ロバート・L・フォワードは、太陽帆を使って地球を周回する衛星の軌道を変更できるとコメントしている。極限では、帆を使って地球の一方の極の上空で衛星を「ホバリング」できる。太陽帆を装備した宇宙船は、太陽または地球に対して静止した近い軌道に配置することもできる。フォワードは、このようなタイプの衛星を「スタタイト」と名付けた。これが可能なのは、帆によって提供される推進力が太陽の重力を相殺するためである。このような軌道は、長期間にわたって太陽の特性を研究するのに役立つ可能性がある。^[33]同様に、太陽帆を装備した宇宙船は、惑星の重力に対抗するために必要な適切な角度で帆を傾けることで、地球などの惑星の極太陽境界のほぼ上空で静止することもできる。 ^[33]

ロバート・ズブリンは著書『火星のケース』の中で、火星の極境界線近くに設置された大きな恒星から反射された太陽光が火星の極地の氷冠の 1 つに集中し、火星の大気を著しく温める可能性があると指摘しています。このような恒星は小惑星の材料から作ることができます。

地球のエネルギー不均衡を測定するために、帆として機能するように設計された衛星群が提案されている。これは地球の温暖化の速度を測る最も基本的な指標である。搭載された最先端の加速度計は、各衛星の反対側に入射する太陽放射と放出される熱放射の圧力差の変化を測定する。測定精度は、小型の放射検出器で達成できる精度よりも優れていると予測されている。^[34]

水星を周回するメッセンジャー探査機は、水星に向かう途中で太陽電池パネルに軽い圧力をかけることで、軌道を微調整しました。^{[35]太陽電池パネルの太陽に対する角度を変えることで、太陽放射圧の量が変化し、スラスターで可能なよりも繊細に宇宙船の軌道を調整しました。小さな誤差は}重力アシスト操作によって大きく増幅されるため、放射圧を使用して非常に小さな修正を行うことで、大量の推進剤を節約しました。

1970年代にロバート・フォワードは、レーザーまたはメーザーを使用して巨大な帆を光速のかなりの部分まで押し上げる2つのビーム駆動推進方式を提案しました。^[36]

SF小説『ロッシュワールド』で、フォワードは超レーザーで推進される軽量帆について説明しました。宇宙船が目的地に近づくと、帆の外側の部分が分離します。外側の帆は次に再び焦点を合わせ、レーザーを小さな内側の帆に反射します。これにより、目的地の星系で宇宙船を停止させるブレーキ推力が得られます。

どちらの方法も、途方もない技術的課題を伴います。レーザーは、何年間もギガワットの強さで連続的に作動しなければなりません。これに対する Forward の解決策は、水星またはその近くに巨大な太陽電池パネル アレイを建設することです。レーザーを帆に焦点を合わせ続けるには、太陽から数十天文単位のところに惑星サイズの鏡またはフレネル レンズを配置する必要があります。巨大なブレーキ帆は、ブレーキ ビームを内側の「減速」帆に焦点を合わせる精密鏡として機能しなければなりません。

より簡単なアプローチとしては、マイクロ波放射の操作は可視光の操作よりもいくらか簡単なので、帆に向けられたマイクロ波の波長と同じ間隔でワイヤのメッシュで構成された「ソーラーセイル」をメーザーで駆動することが考えられます。仮説上の「スターウィスプ」星間探査機の設計^{[37] [38]}では、可視光ではなくマイクロ波を使用して推進します。メーザーは波長が長いため光レーザーよりも急速に拡散し、有効範囲はそれほど広くありません。

メーザーは、塗装されたソーラーセイル（マイクロ波放射を受けると蒸発するように設計された化学物質の層でコーティングされた従来の帆）に電力を供給するためにも使用できます。^[39]この蒸発によって生成される運動量は、軽量のアブレーションレーザー推進の一種として、ソーラーセイルによって生成される推力を大幅に増加させる可能性があります。

遠く離れたソーラーセイルにエネルギーをさらに集中させるために、フォワードは大きなゾーンプレートとして設計されたレンズを提案した。これはレーザーまたはメーザーと宇宙船の間の場所に設置される予定だった。^[36]

物理的にもっと現実的な別のアプローチは、太陽の光を使って宇宙船を加速させることだ。^[40]宇宙船はまず太陽に接近する軌道に降下し、帆への太陽エネルギー入力を最大化し、次に太陽の光を使ってシステムから離れる方向に加速し始める。加速は太陽からの距離の2乗に反比例して低下し、ある距離を超えると宇宙船は十分に加速するのに十分な光を受けられなくなるが、到達した最終速度を維持する。目標の星に近づくと、宇宙船は帆をその方向に向け、目的の星の外向きの圧力を使って減速を始めることができる。ロケットで太陽の推力を増強することもできる。

同様の太陽帆の打ち上げと捕獲は、他の太陽系で生命を拡大するための指向性パンスペルミア計画でも提案された。1平方キロメートル程度のサイズで、有効面密度が0.1  g/m ^{2の薄い太陽帆ビークルを使用し、10} kgの積荷を運ぶ太陽帆によって、光速の0.05%の速度を得ることができる。あるいは、半径42 cmの太陽帆で直径1 mmのカプセルの群れを打ち上げ、それぞれが1億個の極限環境微生物のカプセル10,000個を運び、多様な対象環境に生命を植え付けることもできる。 ^{[41] [42]}

理論的研究では、ソーラーセイルが超新星を利用すれば相対論的な速度が得られると示唆されている。^[43]

小型ソーラーセイルは、小型人工衛星を地球軌道から離脱させることを加速するために提案されている。低軌道にある衛星は、セイルにかかる太陽の圧力と大気抵抗の増加を組み合わせて、衛星の再突入を加速することができる。^[44]クランフィールド大学 で開発された軌道離脱セイルは、2014年に打ち上げられた英国の衛星TechDemoSat-1の一部である。セイルは、衛星の5年間の耐用年数が終了した2019年5月に展開された。^[45]セイルの目的は、約25年かけて衛星を軌道から離脱させることである。^[46] 2015年7月、DeorbitSailと呼ばれる英国の3Uキューブサットが、16 m ^2の軌道離脱構造をテストする目的で宇宙に打ち上げられたが、^[47]結局、展開には失敗した。^[48]学生の2UキューブサットミッションであるPW-Sat2は、2018年12月に打ち上げられ、4 m ²の軌道離脱セイルをテストした。 2021年2月に軌道離脱に成功した。^[49] 2017年6月、InflateSailと呼ばれる2番目の英国の3Uキューブサットが、高度500キロメートル（310マイル）で10m2の軌道離脱セイルを展開した^。[50] 2017年6月、3UキューブサットURSAMAIORは、スペースマインドが開発した軌道離脱システムARTICAをテストするために低軌道に打ち上げられた。 ^[51]キューブサットのわずか0.4Uを占めるこの装置は、運用寿命の終わりに衛星を軌道離脱させるために^2.1m2 のセイルを展開する。 ^[52]

2010年に打ち上げられたイカロスは、初の実用的なソーラーセイル機体であった。2015年の時点でもまだ推進力が働いており、長期間のミッションにおけるソーラーセイルの実用性を証明していた。^[53] 四角い帆の角に先端質量を備えたスピン展開式である。帆は薄いポリイミドフィルムで作られており、蒸着アルミニウムでコーティングされている。操縦は電気的に制御される液晶パネルで行う。帆はゆっくりと回転し、これらのパネルのオン/オフによって機体の姿勢を制御する。オンのときは光を拡散し、帆のその部分への運動量の伝達を減らす。オフのときは帆がより多くの光を反射し、より多くの運動量を伝達する。このようにして、パネルは帆を回転させる。^[54] 薄膜太陽電池も帆に組み込まれており、宇宙船に電力を供給している。大型の帆に適したスピン展開により帆を広げる機構が簡素化され、液晶パネルには可動部分がないため、設計は非常に信頼性が高い。

パラシュートの質量は非常に小さいが、パラシュートはソーラーセイルには適した構成ではない。解析によれば、放射圧は空気圧のようには作用せず、パラシュートを開いたままにしておくことができないため、パラシュート構成はシュラウドラインによって加えられる力によって崩壊する。^[55]

地上で組み立てる展開可能な構造物として最も推力対質量比の高い設計は、帆の暗い側にマストと支線がある四角い帆である。通常、帆の角を広げる4本のマストと、支線を支える中央のマストがある。最大の利点の1つは、しわやたるみによる索具のホットスポットがなく、帆が構造物を太陽から保護することです。したがって、この形状は最大の推力を得るために太陽に近づくことができます。ほとんどの設計は、桁の端にある小さな可動帆で操縦します。^[56]

1970年代、JPLはハレー彗星とのランデブーミッションのために、回転翼とリングセイルを多数研究した。その目的は、角運動量を使用して構造を強化し、支柱の必要性をなくし、質量を節約することだった。すべてのケースで、動的負荷に対処するために驚くほど大きな引張強度が必要だった。弱いセイルは、セイルの姿勢が変わると波打ったり振動したりし、振動が加わって構造上の破損を引き起こす。実際の設計間の推力対質量比の差はほぼゼロであり、静的設計の方が制御が容易であった。^[56]

JPLの基準設計は「ヘリオジャイロ」と呼ばれた。ローラーから展開され、回転すると遠心力によって保持されるプラスチックフィルムのブレードを備えていた。ヘリコプターの周期的ピッチと集合的ピッチと同様に、さまざまな方法でブレードの角度を変更することで、宇宙船の姿勢と方向を完全に制御することになっていた。この設計は正方形の帆に比べて質量の利点はないが、帆を展開する方法が支柱ベースの設計よりも簡単であるため、魅力的であった。^[56] CubeSail （UltraSail）は、ヘリオジャイロ帆を展開することを目指したアクティブなプロジェクトである。

ヘリオジャイロの設計はヘリコプターのブレードに似ている。この設計は、軽量の遠心力で帆を補強するため、製造が速い。また、ブレードが軽量で長いため、コストと速度の面で非常に効率的である。四角形や回転ディスクの設計とは異なり、ヘリオジャイロはブレードがリールに圧縮されているため、展開が簡単である。ブレードは、宇宙船から排出された後、展開時にロールアウトする。ヘリオジャイロが宇宙を移動すると、遠心加速度によりシステムが回転する。最後に、宇宙飛行用のペイロードは重心に配置され、重量の分散を均等にして安定した飛行を確実にする。^[56]

JPL は、回転する宇宙船の端に取り付けられるパネルである「リング セイル」（上図では回転ディスク セイル）も研究しました。パネルには、総面積の約 1 ～ 5 パーセントのわずかな隙間があります。線が 1 つのセイルの端をもう 1 つのセイルに接続します。これらの線の中央にある質量が、放射圧によって生じる円錐形に抗してセイルをぴんと張るように引っ張ります。JPL の研究者は、これは大型の有人構造物にとって魅力的なセイル デザインになる可能性があると述べました。特に、内側のリングは、火星の表面の重力とほぼ等しい人工重力を持つように作られる可能性があります。^[56]

ソーラーセイルは高利得アンテナとしても機能する。^[57]設計はさまざまだが、ほとんどは金属化パターンを変更して、可視光を含む対象の無線周波数でホログラフィック単色レンズまたはミラーを作成する。^[57]

現在の設計で最も一般的な材料は、アルミニウムコーティングされた 2 μm のカプトンフィルムなどのポリマー (プラスチック) シート上の薄いアルミニウムコーティング層です。ポリマーは機械的サポートと柔軟性を提供し、薄い金属層は反射性を提供します。このような材料は、太陽に近づくときの熱に耐え、十分な強度を維持します。アルミニウム反射フィルムは太陽側にあります。コスモス 1の帆は、アルミニウムコーティングされた PET フィルム(マイラー) で作られました。

エリック・ドレクスラーは、ポリマーを取り除いた帆のコンセプトを開発した。^[58]彼は、推力対質量比が非常に高いソーラーセイルを提案し、帆の素材の試作品を作った。彼の帆は、張力構造で支えられた薄いアルミニウムフィルム（厚さ30～100ナノメートル）のパネルを使用する。帆は回転し、継続的に推力を受ける必要がある。彼は研究室でフィルムのサンプルを作り、扱ったが、その素材は折り畳み、打ち上げ、展開に耐えるにはあまりにも繊細だった。設計は、宇宙でのフィルムパネルの製造に頼り、展開可能な張力構造に結合することを計画していた。このクラスの帆は単位質量あたりの面積が大きく、したがって展開可能なプラスチックフィルムをベースにした設計よりも「50倍」の加速が可能になる。^[58] ドレクスラーのソーラーセイル用に開発された素材は、宇宙ベースのシステムで蒸着によって製造される、基準厚さ0.1μmの薄いアルミニウムフィルムだった。ドレクスラーは地上で同様のプロセスを使用してフィルムを準備しました。予想どおり、これらのフィルムは実験室での取り扱いや宇宙での使用には十分な強度と堅牢性を示しましたが、折り畳み、打ち上げ、展開には不十分でした。

1998年から1999年にかけてNASA先端概念研究所の資金提供を受けたジェフリー・ランディスによる研究では、レーザー光帆用のアルミナやマイクロ波推進光帆用の炭素繊維などのさまざまな材料が、以前の標準であったアルミニウムやカプトンフィルムよりも優れた帆の材料であることが示されました。^[59]

2000年、エネルギー科学研究所は、ソーラーセイルに使用できる可能性のある新しい炭素繊維材料を開発しました。 ^{[60] [61]}この材料は、従来のソーラーセイル設計よりも200倍以上厚いですが、多孔質であるため、質量は同じです。この材料の剛性と耐久性により、プラスチックフィルムよりもはるかに頑丈なソーラーセイルを作成できます。この材料は自己展開でき、より高い温度に耐えられるはずです。

分子製造技術を使用して、ナノチューブメッシュ織りをベースにした高度で強力な超軽量帆素材を作成するという理論的な推測がいくつかありました。織りの「スペース」は帆に当たる光の波長の半分未満です。このような素材はこれまで実験室環境でのみ製造されており、産業規模で製造する手段はまだありませんが、このような素材の質量は0.1 g/m ²未満になる可能性があり、^[62]現在の帆素材よりも少なくとも30倍軽量になります。比較すると、5マイクロメートルの厚さのマイラー帆素材の質量は7 g/m ^{2 、アルミニウムコーティングされたカプトンフィルムの質量は12 g/m 2}にもなり、^[56]エネルギー科学研究所の新しい炭素繊維素材の質量は3 g/m ²です。^[60]

最も密度の低い金属はリチウムで、アルミニウムの約 5 倍の密度です。新しく酸化されていない表面は反射します。厚さ 20 nm のリチウムの面密度は 0.011 g/m ²です。高性能の帆は、厚さ 20 nm のリチウムのみで作ることができます (発光層なし)。これは宇宙で製造する必要があり、太陽に近づくために使用することはできません。限界的には、帆船は総面密度が約 0.02 g/m ^{2で構築され、明度数は 67、} _cは約 400 mm/s ²になります。マグネシウムとベリリウムも高性能の帆の材料になる可能性があります。これら 3 つの金属は、互いに、またアルミニウムと合金にすることができます。^[3]

反射層にはアルミニウムが一般的に選ばれる。厚さは通常 20 nm 以上で、反射率は 0.88 ～ 0.90 である。太陽から遠い面の放射層にはクロムが適している。プラスチックフィルムの厚さ 5 ～ 20 nm で、放射率 0.63 ～ 0.73 を容易に得ることができる。薄膜効果が支配的であるため、使用可能な放射率値は経験的である。材料の厚さは放射される波長よりもはるかに薄いため、バルク放射率値はこれらのケースでは当てはまらない。^[63]

帆は地球上の長いテーブルの上で作られ、リボンが広げられ、結合されて帆が作られる。宇宙船を軌道に乗せるにはシャトルを使用する必要があるため、帆の素材はできるだけ軽量である必要があった。そのため、これらの帆は宇宙で梱包され、打ち上げられ、広げられる。^[64]

将来的には、軌道上で帆を支える大きなフレーム内部で製造が行われるようになるかもしれません。これにより、帆の質量が低減し、展開失敗のリスクが排除されます。

帆走操作は、高度の変化が低速で行われる惑星間軌道上では最も単純です。外向きの軌道では、帆の力のベクトルは太陽の線より前方に向けられ、軌道エネルギーと角運動量が増大し、機体は太陽から遠ざかります。内向きの軌道では、帆の力のベクトルは太陽の線より後方に向けられ、軌道エネルギーと角運動量が減少するため、機体は太陽に近づきます。機体を太陽の方向に引っ張るのは太陽の重力のみであることは注目に値します。帆船が風上に向かって進むのと同じようなことはありません。軌道傾斜角を変更するには、力のベクトルを速度ベクトルの平面から外します。

惑星や他の天体の周りの軌道では、帆は、その力のベクトルが速度ベクトルに沿った成分を持つように方向付けられます。これは、外向きの螺旋の場合は運動の方向、内向きの螺旋の場合は運動の方向と反対の方向になります。

軌道の最適化には、推力の減少またはゼロの間隔が必要になることがよくあります。これは、帆を適切な角度に設定して太陽の線に沿って機体を転がし、推力を減らすか取り除くことで実現できます。^[3]

太陽の近くを通過すると、宇宙船のエネルギーを増大させることができます。放射圧の増大と太陽の重力井戸の奥深くにいることの有効性が組み合わさって、太陽系外縁部への航行エネルギーが大幅に増大します。太陽への最適な接近は、エネルギー レベルを可能な限り高く保ちながら軌道離心率を高めることによって行われます。最小接近距離は、帆の角度、帆やその他の構造物の熱特性、構造物への負荷の影響、および帆の光学特性 (反射率と放射率) によって決まります。太陽の近くを通過すると、光学性能が大幅に低下する可能性があります。太陽の近くを通過する場合、必要な旋回速度が大幅に増加する可能性があります。恒星に到着する帆船は、太陽系外縁部からの帰路の帆船にも、太陽系外縁部を通過することでエネルギーを削減できます。

月のスイングバイは、地球を出発または到着する軌道にとって重要な利点があります。これにより、特に帆に大きな負荷がかかっている場合に、移動時間を短縮できます。また、スイングバイは、地球に対して好ましい出発または到着方向を得るためにも使用できます。

惑星スイングバイも、惰性航行する宇宙船で行われるのと同様に採用される可能性があるが、軌道の全体的な最適化の要件により、適切な軌道が存在しない可能性がある。^[65]

次の表は物理学者ロバート・L・フォワードが提案したビームレーザー推進を用いた概念の例を示している。^[66]

• α Cen A と B での連続的なアシストにより、両方の恒星への移動時間は 75 年になる可能性があります。
• ライトセイルの公称質量対表面積比（σ _nom）は、公称グラフェンクラスのセイルとしては8.6×10 ⁻⁴グラム m ^{−2です。}
• ライトセイルの面積は約10 ⁵ m ² = (316 m) ²
• 速度最大37,300 km s ⁻¹（12.5% c）

参照: ^[67]

水星と金星を通過したマリナー10号ミッションと、水星へのメッセンジャーミッションは、姿勢制御用の燃料を節約するために、 姿勢制御の方法として太陽の圧力を利用することを実証しました。

はやぶさはまた、壊れた反応ホイールと化学スラスタ を補う姿勢制御の方法として、太陽電池パドルへの太陽圧力も利用した。

MTSAT-1R（多機能運輸衛星）のソーラーセイルは、太陽電池アレイにかかる太陽光の圧力によって生じるトルクを打ち消します。太陽電池アレイのトリムタブは、トルクバランスを微調整します。

NASAは真空チャンバー内で小規模な帆の展開技術のテストに成功した。^[68]

1999年、ケルンのDLR/ESAでソーラーセイルの本格的な展開が地上でテストされました。^[69]

コスモス1号は、惑星協会、コスモス・スタジオ、ロシア科学アカデミーの共同民間プロジェクトであり、2005年に弾道飛行試作機の打ち上げを試みたものの、ロケットの故障により破壊された。

直径15メートルのソーラーセイル（SSP、ソーラーセイルサブペイロード、ソラセイルサブペイロード）は、2006年2月21日にMVロケットでASTRO-Fとともに打ち上げられ、軌道に乗せられた。ステージから展開したが、不完全に開いた。^[70]

2004年8月9日、日本の宇宙科学研究所は、探査ロケットから2つのプロトタイプのソーラーセイルを展開することに成功した。クローバー型のセイルは高度122kmで展開され、扇形のセイルは高度169kmで展開された。どちらのセイルも7.5マイクロメートルのフィルムを使用した。この実験は、推進力ではなく、純粋に展開メカニズムをテストした。^[71]

1993年2月4日、ロシアのミール宇宙ステーションから、幅20メートルのアルミマイラー反射鏡であるズナミヤ2が展開に成功した。これは、遠心力に基づくメカニズムを使用して宇宙で展開された最初の薄膜反射鏡であった。^[72]展開は成功したが、推進力は実証されなかった。1999年の2回目のテストであるズナミヤ2.5は、適切に展開されなかった。

2010年5月21日、宇宙航空研究開発機構（JAXA）は世界初の惑星間ソーラーセイル宇宙船「イカロス」（太陽放射で加速する惑星間凧型宇宙船）を金星に向けて打ち上げた。^[73]新しい太陽光子推進方式を使用し、^[74]太陽光のみで推進する初の真のソーラーセイル宇宙船であり、^{[75] [76]}ソーラーセイル飛行に成功した初の宇宙船となった。^[77]

JAXAは2010年にIKAROSの試験に成功した。目標は帆の展開と制御、そして初めて光圧による微小な軌道変動の測定であった。軌道測定は近くの探査機あかつきによって行われ、IKAROSは金星への遷移軌道に投入された後に切り離された。6か月間の飛行での総影響は100m/sであった。^[78]

2010年まで、ソーラーセイルは宇宙で主推進システムとして使用されたことがなかった。2010年5月21日、宇宙航空研究開発機構（JAXA）はIKAROS宇宙船を打ち上げ、6月10日に200m2のポリイミド実験用ソーラーセイルを展開した^。 [ ^{79] [80] [81]} 7月には、放射線による加速の実証の次の段階が始まった。2010年7月9日、ドップラー効果を利用する以前から取得されていたIKAROSと地球間の相対化加速速度のデータに加えて、新たに計算されたレンジ・アンド・レンジ・レート（RARR）によるIKAROSの軌道決定により、IKAROSが太陽からの放射線を集め、光子加速を開始したことが検証された。^[82]データによると、IKAROSはセイルを展開した6月3日からソーラーセイルを行っているようだ。

イカロスは、7.5マイクロメートル（0.0075 mm）の厚さのポリイミドシートで作られた、14×14メートル（196 m ² ）の斜めに回転する四角い帆を持っています。ポリイミドシートの質量は1平方メートルあたり約10グラムでした。薄膜太陽電池アレイが帆に埋め込まれています。帆には8つのLCDパネルが埋め込まれており、その反射率を調整して姿勢制御を行うことができます。^{[83] [84]}イカロスは6か月間金星への旅をし、その後太陽の裏側への3年間の旅を開始しました。^[85]

NASAマーシャル宇宙飛行センター（マーシャル）のチームは、NASAエイムズ研究センターのチームとともに、NanoSail-Dと呼ばれるソーラーセイルミッションを開発したが、 2008年8月3日にファルコン1ロケットで打ち上げに失敗し、失われた。 ^{[86] [87]} 2番目のバックアップバージョンであるNanoSail-D2（単にNanoSail-Dとも呼ばれる）^{[88]は、2010年11月19日に}ミノタウルスIVでFASTSATとともに打ち上げられ、低地球軌道に展開されたNASA初のソーラーセイルとなった。このミッションの目的は、セイル展開技術をテストし、故障した衛星や宇宙ゴミを軌道から外すためのシンプルで「受動的な」手段としてのソーラーセイルの使用に関するデータを収集することだった。^[89] NanoSail-Dの構造はアルミニウムとプラスチックで作られ、宇宙船の質量は10ポンド（4.5kg）未満であった。帆には約100平方フィート（9.3平方メートル）の光を捉える表面があります^。展開時にいくつかの問題があった後、ソーラーセイルは展開され、240日間のミッション中に、受動的な軌道離脱装置としてのソーラーセイルの使用に関する「豊富なデータ」が生成されたと報告されています。^[90]

NASAは2010年11月19日、ミノタウルスIV号に搭載されたFASTSAT衛星に収納された2番目のNanoSail-Dユニットを打ち上げた。FASTSAT超小型衛星からの放出日は2010年12月6日の予定だったが、展開は2011年1月20日に行われた。^{[91] [更新が必要]}

2005年6月21日、惑星協会、コスモススタジオ、ロシア科学アカデミーの共同民間プロジェクトがバレンツ海 の潜水艦から プロトタイプの帆コスモス1号を打ち上げたが、ヴォルナロケットが故障し、宇宙船は軌道に到達できなかった。彼らは帆を使って1ヶ月のミッション期間をかけて宇宙船を徐々により高い地球軌道に上げるつもりだった。ルイス・フリードマンによると、この打ち上げの試みは世間の関心を呼んだという。^[92]コスモス1号の打ち上げの失敗にもかかわらず、惑星協会は宇宙コミュニティから努力に対して賞賛を受け、ソーラーセイル技術への関心が再燃した。

カール・セーガンの75歳の誕生日（2009年11月9日）に、惑星協会はLightSail-1、-2、-3と名付けられた3回のさらなる試みを行う計画^{[93]を発表しました。 [94]}新しい設計では、NanoSail-Dと同様に4つの三角形のセグメントに展開された32m2のマイラーセイルを使用します^。 [ ^94]打ち上げ構成は3Uキューブサット形式で、2015年の時点では、2016年のスペースXファルコンヘビーの最初の打ち上げのセカンダリペイロードとして予定されていました。^[95]

「ライトセイル1」は2015年5月20日に打ち上げられた。^[96]この試験の目的は、ライトセイル2に先立って衛星のシステムを完全にチェックすることだった。その展開軌道は地球の大気の抵抗を逃れ、真の太陽帆を実証できるほど高くはなかった。

「ライトセイル2」は2019年6月25日に打ち上げられ、はるかに高い低地球軌道に展開された。そのソーラーセイルは2019年7月23日に展開された。 ^[97] 2022年11月17日に大気圏に再突入した。

地球近傍小惑星スカウト（NEAスカウト）は、NASAのマーシャル宇宙飛行センター（MSFC）とジェット推進研究所（JPL）が共同で開発したミッションであり、地球近傍小惑星（NEA）に遭遇できる制御可能な低コストのキューブサットソーラーセイル宇宙船で構成されていました。^[98] 7メートル（23フィート）のブーム4本が展開され、83平方メートル^（ 890平方フィート）のアルミニウム被覆ポリイミドソーラーセイルが展開されました。^{[99] [100] [101]} 2015年、NASAは、同機関の大型ロケットSLSの初飛行であるアルテミス1号に搭載するいくつかの二次ペイロードの1つとしてNEAスカウトを選択したと発表しました。^[102]しかし、2022年の打ち上げ直後に通信を確立できなかったため、宇宙船は失われたと見なされました。^[103]

NASA先進複合ソーラーセイルシステム（ACS3）^[104]は、将来の小型宇宙船のためのソーラーセイル技術の技術実証です。^{[105] NASAの}CubeSat打ち上げイニシアチブ（CSLI）によって2019年にELaNaプログラムの一環として打ち上げられることが選ばれました。^[106]

ACS3は、12U（ユニット）^[107] CubeSat小型衛星（23 cm x 23 cm x 34 cm、16 kg）で構成され、80平方メートル（860平方フィート）の正方形のソーラーセイルを展開します。セイルは、反射のために片面にアルミニウムをコーティングし、もう片面に熱放射率を高めるためにクロムをコーティングしたポリエチレンナフタレートフィルムで構成されています。セイルは、収納時に巻き上げる長さ7メートル（23フィート）の炭素繊維強化ポリマーブーム4本の新しい展開システムによって保持されます。 ^[108]

ACS3は、エレクトロンの「Beginning Of The Swarm 」ミッションの一環として2024年4月23日に打ち上げられた。ACS3は5月初旬の展開後、地上局との連絡に成功した。^[109]ソーラーセイルは、2024年8月29日にミッションオペレーターによって正常に運用されていることが確認された。^{[110] [111]}

2024年10月25日には、「支持アームが曲がったため、ACS3は方向を失い、宇宙空間で制御不能になった」と報告された。^[112]

コスモス 1 号とナノセイル D (約 23cm x 23cm x 34cm)はロケットの故障により失われたが、世界中の科学者やエンジニアは意欲を失わず、ソーラー セイルの開発を続けている。これまでに開発された直接的な用途のほとんどは、安価な貨物輸送手段としてのセイルの使用を目的としているが、一部の科学者は、ソーラー セイルを人間の輸送手段として使用する可能性を調査している。この目標は、宇宙空間における非常に大きな (つまり 1 km ^{2 を}はるかに超える) 表面の管理と、セイルの進歩に深く関係している。有人宇宙飛行用のソーラー セイルの開発はまだ初期段階にある。

サンジャマーと呼ばれる技術実証用の帆船は、帆走技術の実現可能性と価値を証明する目的で開発中だった。^[113] サンジャマーは、各辺の幅が38メートル（125フィート）の正方形の帆を持ち、有効面積は1,200平方メートル（13,000平方フィート）であった。この船は、地球から150万キロメートル（93万マイル）離れた太陽地球L1 ラグランジュ点_から、300万キロメートル（190万マイル）の距離まで航行する予定だった。^[114]この実証船は、2015年1月にファルコン9で打ち上げられる予定だった。 ^{[115]これは、} DSCOVR気候衛星がL1点に配置された後に放出される二次ペイロードとなる予定だった。^{[115]契約業者である}L'Gardeの能力に信頼が置けなかったため、NASAは2014年10月にこのミッションを中止した。^[116]

OKEANOS（外部太陽系探査・宇宙航行用特大凧型探査機）は、日本の宇宙航空研究開発機構（JAXA）が提案した木星のトロヤ群小惑星へのミッションコンセプトで、推進力としてハイブリッドソーラーセイルを使用する。セイルは薄い太陽電池パネルで覆われ、イオンエンジンに電力を供給する予定だった。収集されたサンプルのその場分析は、直接接触するか、高解像度の質量分析計を搭載した着陸機を使用して実行される予定だった。着陸機と地球へのサンプルの持ち帰りは検討中の選択肢だった。^{[117] OKEANOS木星トロヤ群小惑星探査機は、2020年代後半に打ち上げられる日本の}宇宙科学研究所の2番目の大型ミッションの最終候補だったが、選ばれなかった。

2019年8月、NASAはソーラークルーザーチームに9か月間のミッションコンセプト研究のために40万ドルを授与しました。宇宙船は1,672平方メートル^（ 18,000平方フィート）のソーラーセイルを持ち、太陽の極軌道を周回し、コロナグラフ機器により太陽の磁場構造とコロナ質量放出の速度を同時に測定できます。^[118]さらなる開発のために選ばれていれば、2025年に打ち上げられるはずでした。しかし、ソーラークルーザーは開発サイクルのフェーズCに進むことが承認されず、その後中止されました。^[119]

2013年12月現在^{[アップデート]}、欧州宇宙機関（ESA）は「ゴッサマー」と名付けられた軌道離脱帆を提案しており、これは小型（700キログラム（1,500ポンド）未満）の低軌道からの離脱を加速するために使用される予定である。打ち上げ質量は2キログラム（4.4ポンド）で、打ち上げ容積はわずか15×15×25センチメートル（0.49×0.49×0.82フィート）である。展開されると、帆は5×5メートル（16フィート×16フィート）に広がり、帆にかかる太陽圧力と増加した大気抵抗の組み合わせを利用して衛星の再突入を加速する。^[44]

2016年4月12日に発表された、資金が潤沢なブレークスルー・スターショット計画は、地上のレーザーで推進される小型カメラを搭載した1000機の光帆ナノクラフト艦隊を開発し、光速の20%の速度でアルファ・ケンタウリまで送ることを目指している。 ^{[120] [121] [122]}この旅には20年かかるとされている。

コードウェイナー・スミスは、1960 年 4 月に最初に出版された「魂を航海した女」の中で、太陽帆で動く宇宙船について説明しています。

ジャック・ヴァンスは、1961 年に出版された「Sail 25」の中で、太陽帆で動く宇宙船の訓練ミッションに関する短編小説を執筆しました。

アーサー・C・クラークとポール・アンダーソン（ウィンストン・P・サンダース名義）は、1964年に独立して太陽帆を題材にした物語を出版した。両作品とも「サンジャマー」と題されている。クラークは混乱を避けるために、再版時に物語のタイトルを「太陽からの風」に変更した。^[123]

ラリー・ニーヴンとジェリー・パーネルの 1974 年の小説『神の眼の中の塵』では、レーザー帆で推進される探査機が人類の領域に入ったときにエイリアンが発見される。

同様の技術は、スタートレック: ディープ・スペース・ナインのエピソード「探検家」でもテーマとなっていました。このエピソードでは、ライトシップは、ベイジョー人がベイジョーの太陽の光と特別に作られた帆を使って宇宙を航行し、太陽系外へ旅するために使用する古代の技術であると説明されています ( 「探検家」)。スタートレック: ディープ・スペース・ナイン。シーズン 3。エピソード 22。）。^[124]

2002年のスターウォーズ映画『クローンの攻撃』では、主な悪役ドゥークー伯爵がソーラーセイルを備えた宇宙船に乗っているのが見られました。^[125]

2009年の映画『アバター』では、主人公のジェイク・サリーをアルファ・ケンタウリ系に運ぶ宇宙船、 ISVベンチャー・スターは、推進手段としてソーラーセイルを使用し、地球からアルファ・ケンタウリに向かって加速します。

Apple TV+の歴史改変TV番組『フォー・オール・マンカインド』の第3シーズンでは、架空のNASA宇宙船ソジャーナ1号が火星へ向かう途中で追加の推進力としてソーラーセイルを利用する。

2024年のNetflixのテレビ番組「3ボディ・プロブレム」の最初のシーズンの最終話では、主人公の一人であるウィル・ダウニングが、ソーラーセイルと核パルス推進を使用して光速の何分の一かまで加速し、極低温 で凍結された脳を迫り来るトリソラリア宇宙船に向けて宇宙に打ち上げます。

• 地球外生命体：地球外知的生命体の最初の兆候 – 2021年の人気科学書、アヴィ・ローブ著
• 光学揚力 – 光による揚力
• ポインティング・ロバートソン効果 – 太陽放射によって恒星を周回する塵粒子の角運動量が減少するプロセス
• テクノシグネチャー – 技術の存在を科学的に証明する資産
• ヤルコフスキー効果 – 宇宙空間で回転する物体に作用する力

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• G. ヴルペッティ、L. ジョンソン、GL マトロフ、「ソーラーセイル：惑星間飛行への新しいアプローチ」、シュプリンガー、2015 年 8 月、ISBN 978-1-4939-0940-7 
• JL ライト著『Space Sailing』、Gordon and Breach Science Publishers、ロンドン、1992 年。ライトは、ハレー彗星とのランデブーにソーラーセイルを使用するという JPL の取り組みに関わっていました。
• NASA/CR 2002-211730、第4章- H反転航行モードによる最適化された脱出軌道を提示
• G. ヴルペッティ、「セイルクラフト分割コンセプト」、JBIS、第 59 巻、pp. 48–53、2006 年 2 月
• GL マトロフ『深宇宙探査機：太陽系外縁部とその先へ』第 2 版、Springer-Praxis、英国、2005 年、ISBN 978-3-540-24772-2 
• T. Taylor、D. Robinson、T. Moton、TC Powell、G. Matloff、J. Hall、「ソーラーセイル推進システムの統合と分析 (オプション期間)」、NASA/MSFC 向け最終報告書、契約番号 H-35191D オプション期間、Teledyne Brown Engineering Inc.、アラバマ州ハンツビル、2004 年 5 月 11 日
• G. Vulpetti、「星間探査機の帆船軌道オプション: 数学理論と数値結果」、NASA/CR-2002-211730 の第 IV 章、星間探査機 (ISP): 近日点前軌道とホログラフィーの応用、2002 年 6 月
• G. ヴルペッティ、帆船による太陽重力レンズ探査ミッション、STAIF-2000、アルバカーキ（米国ニューメキシコ州）、2000 年 1 月 30 日～2 月 3 日
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• NanoSail-Dミッション: Dana Coulter、「NASA​​ が歴史的なソーラー セイル展開に挑戦」、NASA、2008 年 6 月 28 日
• 宇宙への遥かな道: ソーラーセイル 2006-10-17 にNASA のWayback Machineからアーカイブ
• Solar Sails Benjamin Diedrich が管理する、ソーラー セイルの情報と参考資料の包括的なコレクション。軽量の船員がどのように舵を取らなければならないかを示す優れた図表。
• U3P ニュースとフライトシミュレーターを備えた多言語サイト
• ISASが宇宙でソーラーセイルフィルムを展開
• ローラーリーフィング、ハイブリッド推進、中央ドッキングおよびペイロードステーションを備えたソーラーセイルの提案。
• NASAのJPLによるソーラーセイル技術とミッションに関するインタビュー
• NASA のレポートやローマ大学航空宇宙工学部の講義など、ソーラー セーリングに関する技術的な PDF ファイルが掲載されている Web サイト
• 先進的な太陽光およびレーザー推進ライトセイルのコンセプト
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• 宇宙航行帆船のコンセプト、運用、コンセプトの歴史
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