1924年，俄国航天事业的先驱康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基和其同事弗里德里希·灿德尔明确提出“用照到很薄的巨大反射镜上的阳光所产生的推力获得宇宙速度”。正是灿德尔首先提出了太阳帆———一种包在硬质塑料上的超薄金属帆的设想，成为今天建造太阳帆的基础。

　　人们知道，光是由没有静态质量但有动量的光子构成的，当光子撞击到光滑的平面上时，可以像从墙上反弹回来的乒乓球一样改变运动方向，并给撞击物体以相应的作用力。单个光子所产生的推力极其微小，在地球到太阳的距离上，光在一平方米帆面上产生的推力只有0．9达因，还不到一只蚂蚁的重量。因此，为了最大限度地从阳光中获得加速度，太阳帆必须建得很大很轻，而且表面要十分光滑平整。“宇宙”1号的太阳帆面积为530．93平方米，与光压获得的推力仅为255克。
阳光的好处是不会枯竭，同火箭和航天飞机迅速消耗完的燃料相比，太阳光是无限的动力之源，只要有阳光存在的地方，它会始终推动飞船前进，光帆将以每秒约1毫米的速度加速移动。如果把它当作真正的宇宙飞行器使用，那么它在展开光帆1天后，按理论计算，它的时速将增加到160公里，100天后飞船的时速将达到16000公里，如果它能持续飞行3年，速度会被提升到每小时16万公里，这是人类任何飞行器都没有达到过的速度，相当于人类的宇宙探测先驱“旅行者”号探测器飞行速度的3倍。如果用它来探测冥王星的话，可以在不到5年的时间里达到，而最快的传统飞船至少需要9年,美国宇航局使用普通飞船探测冥王星的“地平线计划”预期需要的时间却是十多年。

太阳帆结构主要由三部分组成，即支撑结构、太阳帆薄膜和包装展开机构。
1.支撑结构
由太阳帆、系链、锚索和杆组成的整个系统需要与太阳帆航天器的核心结构连接在一起。通过使用先进的复合材料和纤维，能够制造出重量很轻的可展开支撑结构。德国宇航研究院设计的太阳帆支撑结构是4根14m长的碳纤维增强复合材料管，厚度小于0.01mm，使用时充气刚化。
2.太阳帆薄膜
单个光子所传送的动量非常小，必须使用大型的太阳帆来拦截大量的光子，以收集足够的能量。为了提高太阳帆航天器的有效载荷能力，要求太阳帆超大、超轻、超薄。选择太阳帆材料时需要考虑空间环境的影响，拉伸使薄膜平整，形成近乎完美的反射面。制备太阳帆薄膜的材料是镀铝的聚酰亚胺或聚脂薄膜。目前最薄的聚酰亚胺薄膜厚度为7.6μm，面密度为11g/m2。
3.包装展开机构
在太阳帆航天器结构的设计中，最有挑战性的问题之一就是如何在发射过程中紧密地包装太阳帆薄膜和支撑结构，然后在轨道上可靠地展开。一般应选择与展开方法一致的包装方案，并要求包装体积最小以及内部没有残存的气体；太阳帆结构中所有元件的展开应该是可控的、稳定的以及对缺陷和小的扰动反应不敏感；分阶段展开，即每个展开阶段结束时让系统在开始进行下一阶段展开之前达到一个稳定的状态。
4.太阳帆结构
目前已经提出的太阳帆方案从结构来分有三轴稳定的正方形、自旋稳定的直升机式和稳定的圆盘式太阳帆等三种形式。正方形太阳帆使用的是单片或多片薄膜，薄膜通过从中心轴上伸出来的悬臂斜杆来保持拉紧状态。对于大型太阳帆，杆上的弯曲载荷会变得过大，所以必须由撑条来支撑。正方形太阳帆依靠一个刚性结构来提供薄膜边缘处的张力，而直升机式有几个长薄膜叶片，通过旋转来提供张力和自旋稳定。直升机式太阳帆的展开顺序比正方形太阳帆更简单、风险更低。圆盘式太阳帆介于三轴稳定的正方形和自旋稳定的直升机式之间。旋转的圆盘式太阳帆的姿态通过由质心和压力中心偏移引起的扭矩来控制。对于高性能太阳帆的制造来说，自旋圆盘式太阳帆是一个具有吸引力的选择。(www.space.cetin.net.cn)