在现代航天科技飞速发展的背景下，推动人类实现行星际甚至星际航行的方案不断涌现。大卫·基平教授提出的“利用太阳辐射推动的扭矩加速器”（TARS，Torqued Accelerator using Radiation from the Sun）为太阳能推进技术注入了全新活力，展示了向星际深空迈进的现实可行路径。该装置以创新的设计思路，突破了传统太阳帆受制于太阳光照强度随距离平方反比衰减的局限，利用太阳辐射产生的力矩使系统旋转积蓄动能，最终释放以发射携带芯片大小负载的航天器，实现脱离太阳系的高速飞行。 传统的太阳帆技术依赖太阳光直射产生的压力来推动航天器，但由于太阳光强度随着距离增加迅速减弱，其有效加速距离有限，极大制约了航天器远程高速飞行的能力。相比之下，TARS系统采用两块涂层设计不同的光帆板，通过太阳光在反射面与吸收面产生不同的辐射压力，实现系统自身绕中心轴旋转。随着旋转速度提升，连接两个光帆的系绳逐渐承受更大张力，达到材料设计极限时，航天器可脱离锁定，利用旋转动能高速甩出轨道，实现超过太阳系逃逸速度的飞行。
这种“旋转弹射”原理极大地提升了太阳光能的动能转换效率，成为一种无需激光阵列等复杂装备即可实现实际高速推进的前沿方案。 该设计的核心在于对太阳能的高效捕获与转换机制。不同于传统太阳帆依靠单向线性推动，TARS通过辐射力产生的扭矩驱动系统自身旋转，进入一种类似飞轮的能量储存状态。当能量积累到极限时，通过释放光帆或分离模块，将动能转化为高速度向外飞行的航天器。这种创新方法绕开了太阳光照强度随着距离减弱而导致加速效果降低的天然瓶颈，且整个过程不需要外部高功率激光器或燃料消耗，极大降低了发射成本和技术复杂度。 材料科学的进步是实现TARS运作的关键之一。
哥伦比亚大学研究团队选用碳纳米管薄膜作为光帆材料，该材料拥有极高的强度与轻量特性，厚度仅为数微米却可承受旋转产生的巨大张力。同时一面喷涂银纳米结构层以提高反射率，另一面采用碳沉积增强吸收能力。这种结构确保了光帆在太阳辐射下产生显著的辐射压力差，支撑旋转加速功能。此外，随着石墨烯材料技术的发展，未来将有望进一步优化光帆重量和强度，提升系统的整体性能。 TARS系统的轨道设计亦独具匠心。研究提出了一种“准静止轨道”（quasite）概念，即光帆将处于一个亚开普勒轨道，太阳引力略大于辐射压力，因而不致远离太阳。
系统通过精确调整切向速度，实现绕太阳缓慢旋转，能够持续稳定地从太阳辐射中采集能量，累积旋转动能。与传统太阳帆因轨道漂移导致加速效果减弱不同，TARS的准静止轨道允许能量长时间积累，极大地提升弹射速度和效率。 在实际速度表现上，根据研究测算，一个宽约七米、长约六十三米的TARS装置，经过约三年的旋转加速后，能够将搭载的微芯片大小负载甩出系统，最终速度可达到约40.4公里每秒，轻松超过太阳系逃逸速度，具备星际飞行的潜力。虽然该速度不足以实现光速或接近光速星际航行，但相较于当前最远探测器旅行速度的17公里每秒，TARS已经代表了一大跨越。未来通过改进材料性能、融合引力助推和“奥伯斯效应”日近轨道加速等手段，速度还可持续提升。 除了光学辐射驱动外，研究还探索了施加电荷以产生旋转磁偶极子的可能。
理论上，等量异号电荷附加在两侧光帆末端，可形成磁场并释放电磁辐射，从而进一步加速旋转系统。该机制在理论上能够使装置在达到极高转速时，产生比纯机械旋转更强的加速效果，最高可达到1000公里每秒的极限速度，约为光速的0.3%。不过这一设想仍处于理论探索阶段，材料承受电压极限和电介质击穿等技术挑战尚待攻克，尚未实现实际应用。 此项技术的潜在应用极为广泛。首先，在太阳系内部，TARS系统可发射高速、低成本的小型探测器，飞向冥王星、柯伊伯带天体甚至‘欧陌陌’天体，完成快速侦察任务。相比传统动力系统，TARS无需携带燃料，极大降低任务质量和成本。
其次，TARS能够在几年时间内将探测器送达太阳引力透镜位置，这一距离约为600天文单位，其独特的重力放大效应允许搭载望远镜实现前所未有的成像清晰度，为地外行星研究和导向星际任务提供支持。更远远的目标，是作为星际探测器发射平台，为未来更加先进的推进技术奠定基础。 在科技评论和讨论中，业内专家提出了有关系统稳定性、旋转控制和负载发射精度等问题。例如，系绳强度限制如何成为一次性使用结构，旋转轴与太阳辐射方向对准的稳定性保障，如何通过旋转帆的微调调整扭矩等，都是亟需进一步工程验证和实验研究的方向。同时，如何实现多批次发射以建立星际探测器蜂群，打开大规模低成本深空探测新时代，也是TARS未来发展的重要课题。 知名航天技术人物和评论者指出，在当前阶段，尽管TARS的速度不足以达到跨越星际的航行速度，但其对太阳系探测的现实意义不容忽视。
该技术为现有动力系统提供了理想补充，特别是在成本控制和可重复利用方面具有显著优势。相比利用巨型激光阵列推动星际航行的Breakthrough Starshot方案，TARS更接近当前材料和制造技术成熟度，有望在短期至中期实现实验和商业化试验。 此外，有观点认为，将TARS技术与电动机驱动的飞轮系统等电机机械能量存储方式结合，可实现更快速更高效的旋转加速，提升负载发射速率和控制精度。这种跨领域技术结合体现了航天推进系统多样化与创新融合的趋势。 展望未来，TARS不仅为星际探测打开了新思路，更激发了对太阳能动力利用极限的再认识。其将太阳辐射能以机械能形式存储并释放的理念，突破了传统推进技术固有限制，展示了小型化、轻量化、多次重复利用以及环境友好型航天推进的发展方向。
若配合未来纳米材料技术和智能控制系统的进步，TARS有望成为深空探测和星际先导任务的关键技术载体。 人类对“海洋渴望”的诗意表达恰如其分地映射了对浩瀚宇宙的探索欲望。正如托尔金所描述的“sea-longing”，这种深植于人类内心的向往正驱使我们探索星际边界。TARS作为一项令人振奋的技术创新，承载着人类迈向宇宙更远处的梦想。它体现了科学技术由想象转化为现实的力量，也见证了文明一步一步突破束缚，前进向前的决心。 总结来看，利用太阳辐射力矩为动力的旋转加速弹射概念，结合先进材料科学与轨道力学设计，为实现星际初级速度的航天器发射提供了一条新路径。
尽管仍面临诸多技术挑战，但其经济性、实用性和扩展潜力令人期待。随着全球航天技术的持续进步，TARS或将成为人类走向星际空间的重要阶段，推动文明谱写新的星际篇章。
