太空旅行一直以來都需要大量的燃料。為了抵達目的地，太空船必須消耗燃料，將其排放到火箭的後方，並希望有足夠的燃料能夠返回母星。然而，歐洲太空總署（ESA）的一項驚人新實驗顯示，未來的深空旅行可能不需要一滴燃料。這項研究實驗甚至可能像一場宇宙台球賽，利用光束進行推進。
在這項新實驗中，來自ESA、比利時自由大學和阿聯酋哈利法大學的國際研究團隊展示了超輕石墨烯氣凝膠在微重力環境中可以通過激光推進。ESA的材料物理和化學工程師Ugo Lafont表示：「我們正在開啟一條無推進劑推進的未來。超輕的石墨烯氣凝膠是實驗室中創造的創新材料的完美例子，能為我們在太空中節省大量的燃料和硬件。」
在2025年5月，研究人員搭乘一個模擬重力的弧形飛行器，進行一次模擬失重的實驗。在真空室內，放置了三個微小的黑色石墨烯氣凝膠立方體。當飛機進入微重力狀態時，團隊立即對立方體發射了一束持續的激光。結果是瞬間的快速加速。為了捕捉這一瞬間的動作，高速傳感器透過玻璃觀察窗記錄了氣凝膠飛行的每一毫秒。
「在你甚至還沒來得及眨眼的時候，石墨烯氣凝膠就經歷了巨大的加速。這一切在30毫秒內結束了。」ESA的項目科學家Marco Braibanti這樣說道。石墨烯氣凝膠幾乎沒有重量，但其結構格網卻如鋼架般堅韌。這些材料結合了石墨烯的極高電導率和高度多孔的超輕結構。
在地球上，這一效果是無法察覺的。地球的重力過於強大，將超輕氣凝膠壓制住，掩蓋了光的微妙壓力。然而在太空中，甚至光子的微小推力都能成為強大的引擎。研究人員發現了兩項重要的突破：光成為主要的動力來源，將激光能量直接轉換為物理運動，而光束的強度則作為精確的油門來控制速度。
「激光越強，加速就越大。激光脈衝觸發了一個急劇的加速峰值，之後氣凝膠會減速。」Braibanti補充道。這些發現一起證明了光不僅可以推進這些材料，還可以以驚人的精確度進行引導。
目前，衛星受限於姿態控制系統，主要使用小型推進器來保持它們的方向。一旦這些推進器的燃料耗盡，衛星就會變成一堆價值數百萬美元的太空垃圾。未來的衛星可以將石墨烯整合到外殼中，或者用來引導大型太陽帆。儘管這項實驗仍處於早期階段，但已顯示出光可以生成足夠的速度和推力來控制太陽帆並調整衛星位置。
這一技術可能會導致一個無推進劑的未來。太空船可以通過利用光而非化學推進劑來減輕重量並延長任務持續時間。此外，這項技術還能通過消除燃料箱的需求，為科學儀器和技術提供更多空間。相關的研究成果已於3月31日發表在《Advanced Science》期刊上。
