一項革命性的太空技術正逐步成為現實，它將利用太陽光驅動的太陽帆衛星，為科學家提供更早期的太空天氣預警。這項技術有望顯著提高對地磁暴等可能破壞地球技術系統的太空天氣事件的預測能力。
美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）太空天氣觀測辦公室的研究運營和項目規劃部主任伊爾凡·阿齊姆形象地解釋了太陽帆的工作原理：“想象一下帆船在海上航行，太陽帆也是同樣的原理，只不過我們不再依賴空氣，而是利用太陽發出的光子來驅動衛星。”
阿齊姆進一步強調：“這是一項極具創新性的技術。傳統上，衛星的移動依賴于推進系統，而太陽帆則為太空旅行提供了一種既經濟又高效的新途徑。”
NOAA太空天氣觀測辦公室負責管理和運營一系列在太空中運行的衛星系統，這些衛星從地球和太陽之間的觀測點收集關鍵數據。這些數據被用于生成太空天氣預報，幫助預報員發布監測和預警信息，預測太陽耀斑是否可能對地球、其他太空技術或宇航員構成威脅。
目前，包括美國國家航空航天局（NASA）的高級成分探測器（ACE）和NOAA的深空氣候觀測站（DSCOVR）在內的多個太空任務正在監測太陽活動。太陽風，由來自太陽日冕層的電子和質子組成，與地球上的微風截然不同。密切關注太陽風至關重要，因為當它與地球接觸時，會與地球磁場相互作用，在極地附近產生極光；如果太陽風足夠強烈，還可能引發地磁暴。
盡管監測機構能夠提前發布太陽風警報，但對于可能影響電網、GPS系統、農業和空中交通等不同技術系統的太陽風，更長的預警時間仍然至關重要。NOAA的“未來太空天氣”計劃旨在通過未來的衛星任務提前預警地磁暴，這需要找到太陽耀斑爆發后盡早獲取數據的方法，并在更接近太陽的地方進行測量。
這正是太陽帆技術發揮作用的地方。阿齊姆表示：“太陽帆使我們能夠以更高效的方式突破拉格朗日1點（L1），這是目前最先進的太陽觀測位置。L1點提供了一個相對穩定的軌道，可以持續無遮擋地觀察太陽活動。然而，如果想進一步靠近太陽，就必須使用化學火箭。太陽帆則為我們航行到L1點上游提供了一種經濟有效的方式。”
L1點位于太陽和地球之間，距離地球約150萬公里。在這個位置，航天器可以保持相對靜止，持續觀測太陽活動。研究人員指出，讓衛星離太陽越近，就能越快獲得太空天氣事件發生之前、期間和之后的數據。
通過使用太陽帆，航天器可以航行到太陽風的上游，這將使預警時間提前50%。這還可以讓衛星位置不再局限于過去45年來一直使用的L1點。
在最近的AMS年會上，NOAA分享了該項目的最新進展。作為與NASA合作的“太陽巡航器”項目的一部分，NOAA正在建造全尺寸的太陽帆。部署后，這面太陽帆將覆蓋約1653平方米的面積。除了位于中心部位、配備纜軸和帆展開系統的航天器外，太陽帆還包括四個獨立的帆面。每個帆面都將獨立建造，預計將于2026年2月全部完工。
阿齊姆表達了他的興奮之情：“這項技術將不同學科緊密結合在一起。看到材料科學和其他學科的新進展幫助我們在太空氣象領域取得所需突破，這真的令人振奮。”
如果一切按計劃進行，NOAA希望在2029年通過拼車發射服務將航天器送入太空。這一項目的成功實施將標志著太陽帆技術從理論走向實踐的重要一步，為未來的太空探索和天氣預警提供新的可能。
