根據美國宇航局釋出的最新消息顯示，旨在在地球軌道上測試新型太空旅行材料的太陽帆任務計劃最快于4月24日發射。在該任務中，一種被稱為先進複合材料太陽能帆系統（Advanced Composite Solar Sail System，ACS3）的下一代太陽能帆技術将搭載火箭實驗室的電子火箭從該公司位于紐西蘭Māhia的1号發射中心發射升空。這項技術可以推動未來的太空旅行，并擴大人類對太陽和太陽系的了解。
太陽帆可以利用陽光的壓力來推進，它使光子從反射的帆上反彈來推動航天器。這消除了重型推進系統，可以實作更長的持續時間和更低的成本任務。雖然此前的任務如行星學會著名的LightSail 2，已經證明小型航天器确實可以利用太陽能帆行駛數百萬英裡，并根據需要改變軌道，但這些任務使用了金屬吊杆，這種吊杆不但很重，而且由于太空中劇烈溫度波動，可能會發生不可預測的變形。
LightSail 2号是第一艘展示太陽航行的小型航天器利用太陽光子調整軌道，上圖2020年1月拍攝非洲之角和亞丁灣
與之相比，美國NASA表示ACS3系統比LightSail大四倍，使用了由碳纖維增強聚合物（CFRP）制成的更輕的吊杆，這種吊杆足夠堅固，可以拉緊太陽帆，同時足夠靈活，可以緊湊地折疊發射。
美國NASA開發的新型輕量化太陽能帆
先進的複合材料太陽能帆系統示範使用NanoAvionics公司制造的十二單元（12U）立方體衛星來測試一種由柔性聚合物和碳纖維材料制成的新型複合材料吊杆，該吊杆比以前的吊杆設計更硬、更輕。該任務的主要目标是成功示範新的吊杆展開，一旦展開，該團隊還希望驗證太陽能帆的性能。
就像帆船轉向捕捉風一樣，太陽能帆可以通過調整帆的角度來調整軌道。在評估了吊杆展開後，該任務将測試一系列操作，以改變航天器的軌道，并為未來可能的更大任務收集資料。
在美國NASA蘭利研究中心工作的該任務首席研究員Keats Wilkie指出，以往吊杆通常使用較重的金屬材料，或者是由體積龐大的輕質複合材料制成的，這兩種材料都不适合今天的小型航天器。太陽能帆需要非常大、穩定、輕便的吊杆，可以緊湊地折疊。這種帆的吊杆是管狀的，可以像卷尺一樣壓扁并卷成一個小包裝，同時具有複合材料的所有優點，比如在溫度變化時不會彎曲。
NASA埃姆斯公司的品質工程師Mariano Perez正在檢查先進複合材料太陽能帆系統航天器
在到達距地球約1000公裡的太陽同步軌道後，航天器将開始展開橫跨聚合物帆對角線的複合材料吊杆。大約25分鐘後，太陽能帆将完全展開，面積約80平方米，大約相當于6個停車位的大小。安裝在航天器上的錄影機将捕捉到風帆的重要時刻，并在部署過程中監測其形狀和對稱性。如果照明條件合适，飛船的大帆可以從地球上看到。一旦完全展開并處于正确的方向，船帆的反射材料将像夜空中最亮的恒星天狼星一樣明亮。
先進太陽能帆中的碳纖維複合材料結構
太陽能帆使用複合材料制成的吊杆進行部署和支撐。一旦衛星進入軌道，飛船上的四個複合材料吊杆就會從飛船上解開，形成一個X形架構。這個X形架構用于支撐接下來部署的四個帆段。由于吊杆長7米，船帆每側9米，總面積為81平方米。帆的反射膜材料對于利用太陽輻射和産生足夠的推力來移動衛星至關重要。由于太陽輻射壓力非常小，實際的太陽帆必須非常大，重量輕，并且非常緊湊，以裝載在立方體衛星和小衛星有效載荷體積内。ACS3太陽帆系統的尺寸适合12機關（12U）立方衛星（下圖）。
太陽帆系統在發射時可安裝在一個12U立方體衛星上
ACS3吊杆由碳纖維增強聚合物材料制成，碳纖維是過去十年在薄層複合材料上取得的進步。德國航空航天中心的工程師們能夠用多向纖維增強的超薄複合材料制造吊杆。這使得可以建立一個可以折疊或纏繞在卷軸上的柔性結構。線軸被放置在立方體衛星的四個角落，并啟動以部署吊杆，每個吊杆的重量隻有900克。
與阿波羅計劃（Project Apollo）的所有部件都由金屬制成相比，這些新的吊杆總體上節省了約75%的重量。更重要的是，它們在外太空中抵抗熱變形的能力要強100倍。此外，它們在船上占用的空間較小，因為它們可以滾動進行緊湊的裝載。對于81平方米的總表面積來說，帆本身的重量隻有0.5克。與之相比，一個花生仁大約重1克！是以，ACS3計劃為優化重量和尺寸提供了前所未有的手段。
太陽帆吊杆剛度大、重量輕、收納緊湊，碳纖維結構也使它們在高溫下不容易彎曲
實作未來的太陽能航行
通過美國NASA的小型航天器技術計劃，太陽能帆的輕質複合材料吊杆的成功展開和運作将證明其能力，并為更大規模的月球、火星和更遠的地方的任務打開大門。這種吊杆設計可能支援未來500平方米的太陽能帆，大約有籃球場那麼大，而這次任務成功帶來的技術可以支援2000平方米的帆，大約半個足球場。
先進複合材料太陽能帆系統航天器利用太陽的能量在太空中航行的概念圖
由于帆使用太陽的力量，它們可以提供恒定的推力來支援需要獨特有利位置的任務，例如那些試圖了解太陽及其對地球影響的任務。長期以來，太陽帆一直是攜帶預警系統監測太陽天氣的任務所需的能力。太陽風暴和日冕物質抛射會對地球造成相當大的破壞，使電網過載，擾亂無線電通信，并影響飛機和航天器。
除了太陽能航行之外，複合材料吊杆中輕量化設計和緊湊的包裝系統可能使其成為在月球和火星上建造栖息地的完美材料，可以作為建築物的架構結構或緊湊的天線杆，為探索月球表面的宇航員創造通信中繼。