在过去的十年中，已经发现了太阳系以外成千上万的行星。这产生了重新引起人们对空间探索的兴趣的效果，其中包括可能派遣航天器来探索系外行星。考虑到所涉及的挑战，目前正在探索许多高级概念，例如历史悠久的轻帆概念（例如BreakthroughStarshot和类似建议所举例）。
但是，近年来，科学家们提出了一种可能更有效的概念，即由金属丝网组成的电帆，该电帆产生电荷以偏转太阳风粒子，从而产生动量。在最近的一项研究中，两位哈佛大学的科学家对这些方法进行了比较和对比，以确定哪种方法对不同类型的任务更有利。
这项研究最近在网上发表，并由ActaAstronautica进行审查，由ManasaviLingam和佛罗里达理工学院（FIT）的助理教授，FrankB.BairdJr.科学教授的AbrahamLoeb进行。分别是哈佛大学和理论与计算研究所（ITC）的主任。
轻帆的概念是古老的，它涉及到装有大片反射材料的航天器，该材料利用恒星的辐射压力（恒星风）随时间加速。该技术的主要优势在于，它不需要航天器运输自己的燃料供应，而燃料供应通常占航天器质量的大部分。
当涉及星际旅行时，这一点尤其重要，因为达到光速（c）的一小部分所需的反应质量将非常巨大。与反物质推进等概念或依赖尚未经过测试（甚至是假设）的物理学的概念不同，太阳/光帆使用的技术和物理学在这一点上已经得到了充分证明。
另一个优点是可以使用太阳辐射以外的方法来加速航行。正如Lingam通过电子邮件向《今日世界》解释的那样：“光帆可以通过激光阵列或太阳/星状辐射'推动'。在任何一种情况下，光帆的主要优点是不需要像船上那样携带燃料。化学火箭。这大大减少了航天器的质量，因为化学火箭的大部分质量都来自燃料。同样的优点也适用于电动帆。”
但是，近年来，人们对此概念进行了改进，例如RobertZubrin和DanaAndrews于1988年提出的磁帆（“帆”）和PekkaJanhunen于2006年提出的电帆。，超导回路将产生电场，而后者将通过细线的帆产生磁场-两者都会排斥太阳风。
这些概念与常规的太阳帆或轻帆有一些显着差异。正如Lingam解释的那样：“电帆依靠带电的太阳/星状风粒子（在我们的示例中为质子）通过电场偏转使动量转移，而光帆则依靠恒星发射的光子的动量转移。因此，恒星的风驱动电动帆，而恒星发出的电磁辐射则驱动轻帆。”
有趣的是，一些研究人员已经考虑将磁帆作为一种可能的方法来减慢其驶向目的地的速度。其中一位研究员是法兰克福歌德大学理论物理研究所的克劳迪乌斯·格罗斯教授，以及《蜻蜓计划》的主要研究员安德烈亚斯·海因和凯尔文·F·朗。
所有这三个概念都能够将恒星发出的辐射转换成动量，但同时也具有劣势。对于初学者来说，电动帆在很大程度上取决于其宿主恒星的特性。另一方面，对于M型（红矮星）恒星而言，光帆在很大程度上无效，因为辐射压力不够高，无法产生足以逃离恒星系统的速度。
这是一个相当有限的问题，因为低质量的超冷M型矮星占了宇宙中绝大多数的恒星，占银河系恒星的75％。与其他类别的恒星相比，红矮星的寿命也非常长，并且可以在其主要序列中保留长达10万亿年。因此，在更长的时间范围内，最好使用可以使用红矮星系统的推进系统。
基于这些考虑，Lingam和Loeb试图确定相对于不同类别的恒星（F型（白色），G型（黄色），K-型），哪种星际行进方法更可取（轻帆或电子帆）。型（橙色）和M型星型。在考虑了每个类别的辐射特性之后，他们根据BreakthroughStarshot建立的参数，将航天器的可能质量考虑在内。
他们发现，与电动帆配对的航天器代表了靠近大多数类型恒星的一种更好地推进方式，而不仅仅是克级航天器。但是，Lingam和Loeb的计算还发现，电动帆宇宙飞船要花很长时间才能达到使星际旅行切实可行的速度。
“相反，如果考虑使用激光阵列（例如BreakthroughStarshot）驱动的轻帆，则可以通过轻帆直接实现相对论速度（例如光速的10％）；相反，恒星驱动的电帆风的速度仅为光速的0.1％。”
尽管通过反复接近恒星最终可以使电帆最终达到0.1c，但他们估计在100万年的时间里将需要10,000次相遇。Lingam说：“[电子帆]是进行星际旅行的可行方法。但是，任何希望使用此方法的技术物种都必须长期存在，因为实现相对论速度的整个过程大约需要一百万年的时间。如果确实存在这种长寿物种，电动帆将是一种在很长一段时间（数百万年）内探索银河系的相当方便和节能的手段。”
尽管从宇宙的角度看，一百万年只是转瞬即逝，但就文明的寿命而言，它却长得令人难以置信-至少以我们的标准而言。作为一个物种，人类已经存在了约20万年，仅记录了约6000年的历史。更重要的是，在过去60年中，我们只是一个太空文明。
因此，能被激光加速的风帆Ergo仍然是探索我们一生中系外行星的最实用手段。这项研究的另一个含义是，它可以为寻找地外情报（SETI）提供信息。当在宇宙中寻找技术活动的迹象（技术签名）时，科学家被迫寻找自己会识别的迹象。
考虑到电帆的好处，相比于类似的技术，地外文明可能更喜欢这种技术。正如勒布教授通过电子邮件向《今日宇宙》解释的那样：“我们的计算表明，先进的文明很可能更倾向于使用电动帆而不是轻帆来推动，这是基于恒星的自然输出的以风或辐射的形式出现。但是，如果技术文明希望加快速度或发射大型货物，而这种运载工具无法通过它们的宿主恒星产生的力量来推动，那么它很可能会受到广泛的推动，这些光帆是由人工产生的光束（例如强大的激光）推动的。这种情况类似于帆船之间的区别，与利用人工手段（例如发动机）推动的较大或较快的小船相比，它们利用大自然提供的自由风。”
不幸的是，正如勒布补充说的那样，电帆在很远的距离不容易被检测到，因为它们是由带电的丝网组成的，并且不会发出任何明显的技术特征。“因此，”他总结道，“SETI应该主要集中在搜索光帆，这是可见的，因为它们的泄漏光超出接近他们的发射场或因帆的边界梁它们反射阳光，当他们经过接近太阳，就像小行星或类似大小的彗星一样。”
但是，Lingam和Loeb也强调，出于完全相同的原因，电动帆对于陆地外文明可能是一种有吸引力的选择。除了提高能源效率外，电动帆还不受溢出的影响，因此可以从一个恒星系统移动到另一个恒星系统而不会被注意到。费米悖论可能解决吗？也许！
无论如何，这项研究确实表明，我们目前探索邻近恒星系统的计划应集中在强调速度而非长寿的概念上。这并不意味着部署可以继续探索宇宙数万年的电动或电磁帆是一个坏主意，但是在我们的一生中可以到达另一个恒星系统的任务似乎是目前的首选。
