過去10年間で、何千もの惑星が私たちの太陽系を超えて発見されました。これは宇宙船探査への関心を新たにする効果があり、これには宇宙船を送って太陽系外惑星を探査する可能性が含まれます。関係する課題を考慮して、ライトセイルの昔からのコンセプトのような、多くの高度なコンセプトが現在検討されています（ 画期的なスターショット および同様の提案）。
しかし、近年、科学者たちは、ワイヤーメッシュで構成された帆が電荷を発生させて太陽風粒子を偏向させ、勢いを生み出す電気帆と呼ばれる潜在的により効果的な概念を提案しています。最近の研究では、ハーバード大学の2人の科学者がこれらの方法を比較対照して、異なるタイプのミッションにどちらがより有利であるかを決定しました。
この研究は最近オンラインで発表され、出版のためにレビューされています。 Acta Astronauticaは、フロリダ工科大学（FIT）の助教授であるManasavi LingamとAbraham Loeb、およびハーバード大学のフランクB.ベアードJr.教授であり、理論と計算研究所（ITC）のディレクターによって行われました。それぞれ。
軽い帆のコンセプトは、古くからあるもので、大きな反射材のシートを備えた宇宙船が星の放射圧（別名太陽風）を使用して、時間とともに加速します。このテクノロジーの主な利点は、宇宙船の質量の大部分を占める通常の燃料供給を宇宙船が輸送する必要がないことです。
光の速度のほんの一部に到達するために必要な反応質量の量（c）途方もないでしょう。そして、反物質推進のような概念や、まだテストされていない（または仮説でさえある）物理学に依存する概念とは異なり、ソーラー/ライトセイルは、現時点で完全に実証されている技術と物理学を利用しています。
別の利点は、太陽放射以外の手段を使用して軽い帆を加速できるという事実です。 LingamがSpace Magazineにメールで説明したように：
「軽い帆は、レーザーアレイまたは太陽/星の放射によって「押す」ことができます。どちらの場合でも、軽量帆の主な利点は、化学ロケットのように燃料を機内に運ぶ必要がないことです。化学ロケットの質量の大部分は燃料によるものであるため、これにより宇宙船の質量が大幅に減少します。同じ利点は電気帆にも当てはまります。」
しかし、近年、このコンセプトのバリエーションが開発されました。たとえば、1988年にRobert ZubrinおよびDana Andrewsによって提案された磁気帆（別名「magsails」）や、2006年にPekka Janhunenによって提案された電気帆などです。前者の場合、超伝導ループは電場を生成しますが、後者の場合は小さなワイヤーの帆を介して磁場を発生させます-どちらも太陽風を撃退します。
これらの概念には、従来のソーラーセールやライトセールとの大きな違いがいくつかあります。リンガムが説明したように：
「電気帆は電場を介して偏向することにより、帯電した太陽風/星風粒子（この例では陽子）からの運動量の移動に依存していますが、光帆は星が放出する光子からの運動量移動に依存しています。したがって、星の風が電気帆を駆動するのに対し、星が放出する電磁放射は、光帆を駆動します。」
興味深いことに、磁気帆は、目的地に近づくにつれて軽い帆を減速させるための可能な手段として、一部の研究者によって考えられてきました。そのような個人の1人は、フランクフルト理論物理研究所のClaudius Gros教授、およびAndreas HeinとKelvin F. Long – Project Dragonflyの主任研究者（ 画期的なスターショット).
3つすべての概念は、星が放出する放射を運動量に変換することができますが、欠点もいくつかあります。まず、電気帆はホストスターの特性に大きく依存します。一方、Mタイプ（赤い矮星）の星の場合、放射状の圧力が十分に高くないため、星系を脱出するのに十分な速度が発生しないため、軽量帆はほとんど効果がありません。
これはかなり制限のある問題で、低質量の超クールなM型矮星が宇宙の星の大部分を占める–天の川の星の75％を占めると見なされています。赤い小人はまた、他のクラスの星と比較して信じられないほど長寿命であり、最大10兆年間主系列に留まることができます。したがって、赤色矮星システムを利用できる推進システムは、より長いタイムスケールでは望ましいでしょう。
これらの考慮事項により、リンガムとローブは、星の異なるクラス（Fタイプ（白）、Gタイプ（黄）、K）に関連して、どの星間移動方法（ライトセイルまたは電子セイル）が望ましいかを決定しようとしました。タイプ（オレンジ）、およびMタイプの星。各クラスの放射線特性を考慮した後、宇宙船の可能性のある質量を考慮に入れました。 画期的なスターショット.
彼らが発見したのは、電気帆と組み合わせた宇宙船は、ほとんどのタイプの星の近くで推進力を向上させる手段であり、グラムスケールの宇宙船（これは、 スターショット）。ただし、リンガムとローブの計算では、電気帆船が星間移動を実用的にするような速度に到達するまでにかなり長い時間がかかることもわかりました。
「代わりに、レーザーアレイ（ブレイクスルースターショットなど）を搭載したライトセールを検討すると、ライトセールを介して相対論的な速度（たとえば、光の速度の10％）を直接達成することができます。対照的に、恒星風を動力とする電気帆は、光速のわずか0.1％の速度を達成します。
電気帆は0.1を達成できたが c 最終的には、星との近接を繰り返し達成することから、100万年の間に10,000回の遭遇が必要になると彼らは推定しました。リンガムが言ったように：
「[電気]帆は星間旅行を実行する実行可能な手段を表します。しかし、この相対論的速度を達成するプロセス全体が約100万年を必要とするため、この方法を使用することを希望する技術種は、長寿命でなければなりません。そのような長命の種が存在する場合、電気帆は長い時間スケール（数百万年）にわたって天の川を探索するためのかなり便利でエネルギー効率の高い手段を表します。
100万年は宇宙の目で瞬く間に過ぎませんが、文明の寿命の点では信じられないほど長く、少なくとも 私たちの 標準。人類は種として約20万年前から存在し、その歴史は約6000年間しか記録されていません。さらに言えば、私たちは過去60年間、宇宙での文明しかありませんでした。
レーザーで加速することができる帆であるエルゴは、私たちの寿命の中で太陽系外惑星を探索する最も実用的な手段であり続けています。この研究のもう1つの意味は、地球外知能（SETI）の調査にどのように通知できるかです。技術活動の兆候（別名technosignatures）を求めて宇宙を探索するとき、科学者は彼らが認識するであろう兆候を探すことを強いられます。
電気帆の利点を考えると、地球外の文明がこの技術を同様の技術よりも好む可能性がある可能性があります。ローブ教授がスペースマガジンにメールで説明したように：
「私たちの計算は、高度な文明が、風や放射の形での星の自然出力に基づく推進力のために、軽量帆よりも電気帆の使用を支持する可能性が高いことを示唆しています。ただし、技術的な文明が、主星が生み出す力では推進できない速度を達成したり、大きな貨物を打ち上げたりしたい場合は、強力な人工光線などの人工的に生み出された光線によって推進される軽い帆が好まれそうです。レーザ。状況は、エンジンなどの人工的な手段で推進される大型または高速のボートと比較して、母なる自然から無料で提供される風を利用する帆船の違いに似ています。」
残念なことに、ローブが追加したように、電気帆は帯電したワイヤーメッシュで構成されており、明確な技術的特徴を示さないため、遠距離では簡単に検出できません。 「したがって、SETIは主にライトセイルの検索に焦点を当てる必要があります。ライトセイルは、発射場近くのセールの境界を超えて光線が漏れる、または太陽光の近くを通過するときに太陽光を反射するために表示されます。同様のサイズの小惑星や彗星のように、太陽。」
ただし、リンガムとローブは、まったく同じ理由で、電気帆が地球外文明にとって魅力的な選択肢になる可能性があることも強調しています。電気帆はエネルギー効率に優れているだけでなく、波及しにくいため、気づかれることなく1つの星系から別の星系に移動できます。フェルミパラドックスへの可能な解決策？たぶん！
いずれにせよ、この研究は、近隣の星系を探索する現在の計画は、寿命よりも速度を重視する概念に焦点を当てるべきであることを示しています。これは、電気式または磁気式帆を配備すること（これは宇宙を永遠に探査し続けることができる）は悪い考えであることを意味しますが、私たちの生涯で別の星系に到着できるミッションは、今のところ望ましい選択肢のようです。
