CubeSailเป็นภารกิจสาธิตการขับเคลื่อนยานอวกาศต้นทุนต่ำในปี 2018 โดยใช้ดาวเทียมCubeSat ขนาด 1.5U ที่เหมือนกันสองดวงเพื่อกางริบบิ้นใบ เรือพลังงานแสงอาทิตย์ ยาว 260 เมตร (850 ฟุต) พื้นที่ 20 ตาราง ^เมตร (220 ตารางฟุต) ระหว่างดาวเทียมทั้งสอง^{[ 2 ]} ภารกิจนี้เป็นภารกิจแรกในชุดการสาธิตที่วางแผนไว้ซึ่งมีความซับซ้อนมากขึ้นเรื่อยๆ จนกระทั่งถึง เฮลิโอไจโรUltraSailขนาดเต็มรูปแบบ^{[ 3 ]}โดยมหาวิทยาลัยอิลลินอยส์และCU Aerospace

UltraSail เป็นยานอวกาศหุ่นยนต์ประเภทหนึ่งที่เสนอขึ้น โดยใช้แรงดันรังสีที่เกิดจากแสงอาทิตย์ในการขับเคลื่อน โดยสร้างขึ้นจากแนวคิด "เฮลิโอไจโร" ^{[ 4 ]}โดย Richard H. MacNeal ซึ่งตีพิมพ์ในปี 1971 ^{[ 5 ] [ 6 ] [ 3 ]}และประกอบด้วยใบพัดหมุนหลายใบที่ติดอยู่กับแกนกลาง

ทิศทาง (การวางตัว) ของยานอวกาศเฮลิโอไจโรและทิศทางแรงขับ จะถูกควบคุมโดยการเปลี่ยนมุมเอียงของใบพัดหลักและใบพัดรวม คล้ายกับเฮลิคอปเตอร์

แม้ว่าการออกแบบ Heliogyro จะไม่มีข้อได้เปรียบด้านมวลเหนือใบเรือสี่เหลี่ยม แต่ก็ยังคงน่าสนใจเนื่องจากวิธีการกางใบเรือขนาดใหญ่ทำได้ง่ายกว่าการออกแบบที่ใช้โครงสร้างค้ำยัน^{[ 7 ]}ความแข็งของใบเรือเกิดขึ้นจากการหมุนยานอวกาศ (แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง) โดยแกนหมุนของยานอวกาศมักจะชี้ไปที่ดวงอาทิตย์

มหาวิทยาลัยอิลลินอยส์ร่วมกับCU Aerospaceออกแบบภารกิจนี้เพื่อสาธิตการกางแผ่นเมมเบรนและวัดแรงขับบนแผ่นเมมเบรนขนาด 7.7 ซม. × 250 ม. (ประมาณ 20 ตร.ม. ⁾ที่ทำจากไมลาร์ เคลือบอะลูมิเนียม แผ่นเมมเบรนนี้จะถูกกางออกระหว่างดาวเทียม CubeSat ขนาด 1.5U สองดวงที่แยกออกจากกันในวงโคจรต่ำของโลก ภารกิจนี้มีจุดประสงค์เพื่อเป็นก้าวแรกสู่การพัฒนาแนวคิดใบเรือพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่ขึ้นที่เรียกว่า UltraSail

การปรับทิศทางของดาวเทียมขนาดเล็ก (CubeSats) จะทำให้ใบเรือของดาวเทียมเกิดแรงต้านอากาศในชั้นบรรยากาศเบื้องบนจนต้องกำจัดทิ้งไป

ยานอวกาศลำนี้ได้รับการคัดเลือกโดย NASA ในปี 2012 เพื่อปล่อยขึ้นสู่อวกาศในฐานะส่วนหนึ่งของโครงการELaNa ^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]}

CubeSail ถูกปล่อยขึ้นสู่อวกาศด้วยยานปล่อยElectron ^{[ 11 ]}เมื่อวันที่ 16 ธันวาคม 2018 จากประเทศนิวซีแลนด์^{[ 1 ] [ 12 ]}

แม้ว่า "จะตรวจพบสัญญาณดาวเทียมที่ความถี่ที่ถูกต้องหลังการปล่อยเมื่อวันที่ 18 ธันวาคม 2018" แต่ก็ไม่มี "อัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนเพียงพอที่จะถอดรหัสสัญญาณเรียกขานในสัญญาณ" และ "ไม่ได้รับการสื่อสารเพิ่มเติมจาก CubeSail" ^{[ 13 ]}

จากเวกเตอร์สถานะที่ Rocket Lab ให้ไว้ในตอนแรกหลังจากการปล่อย เราประเมินได้ดีที่สุดว่า CubeSail คือวัตถุ Space-Track หมายเลข 43853 (“วัตถุ E”) ซึ่งเริ่มต้นด้วยระดับความสูงวงโคจรเฉลี่ย 505 กม. Space-Track.org ระบุว่าวัตถุนี้ได้สลายตัวและเผาไหม้ในชั้นบรรยากาศเมื่อวันที่ 14 ธันวาคม 2022 เกือบ 4 ปีหลังจากการปล่อย^{[ 14 ]}

ภารกิจที่สองที่เสนอของโครงการนี้เรียกว่าI-Sailซึ่งเสนอให้ปล่อยในปี 2022 และจะประกอบด้วยยานอวกาศขนาด 25 กก. (55 ปอนด์) พร้อมใบพัดสองด้านที่มีพื้นที่ใบเรือรวม 2,500 ตร.ม. ^[ 15 ^{]ยานลำ} นี้จะแสดงระดับแรงขับที่มากกว่า เครื่องขับดันไอออนที่ใช้ในภารกิจอวกาศห้วงลึกหลายเท่า และจะทำการหลุดพ้นจากแรงโน้มถ่วงของโลก ^{[ 15 ]}มีการประเมินวัตถุประสงค์ทางวิทยาศาสตร์หลายประการเป็นวัตถุประสงค์รอง^{[ 15 ]}โครงการนี้ได้รับทุนสนับสนุนจาก โครงการ วิจัยนวัตกรรมธุรกิจขนาดเล็ก (SBIR) ของ NASA ^{[ 16 ]}

CubeSail และ I-Sail มีจุดประสงค์เพื่อเป็นขั้นตอนในการพัฒนาแนวคิดใบเรือพลังงานแสงอาทิตย์ ขนาดใหญ่ขึ้น (1,600 กก . ^{[ 17 ]} ) ที่เรียกว่า UltraSail สำหรับ ภารกิจระหว่างดาวเคราะห์และระหว่างดวงดาว^{[ 18 ] แนวคิดหลังนี้ประกอบด้วยโครงสร้างคล้าย CubeSail หลายโครงสร้างที่ยื่นออกไปเป็นใบมีดฟิล์มยาวหลายกิโลเมตรที่ติดอยู่กับแกนกลางเพื่อสร้างเป็นเฮลิโอไจ โร}ในที่สุด วัสดุใบมีด UltraSail ซึ่งเป็นตัวใบเรือพลังงานแสงอาทิตย์นั้นติดตั้งอยู่บนม้วนหลายม้วน แต่ละม้วนมีความกว้าง 5–10 เมตร และกางออกเป็นใบมีดยาวได้ถึง 5 กม. (3.1 ไมล์) ^{[ 17 ]}รวมพื้นที่ใบเรือ ทั้งหมด 100,000 ตร.ม. ^{[ 2 ] [ 3 ]}ยานอวกาศหมุนรอบแกนกลางเพื่อทำให้ใบมีดแบนราบด้วยแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง โดยได้รับการสนับสนุนจาก CubeSats ที่ปลาย เพื่อให้ใบพัดยาวหนึ่งกิโลเมตรมีความเสถียร ต้องใช้ระยะเวลาการหมุน 1–2 ชั่วโมง เพื่อให้สามารถเอาชนะแรงดันแสงอาทิตย์ได้ 3 ถึง 5 เท่า ใบพัดแต่ละใบทำจาก ฟิล์ม โพลีอิไมด์ บางๆ เคลือบด้วยผ้าRipstop ^{[ 17 ]}

สำหรับ UltraSail การควบคุมใบพัด (และด้วยเหตุนี้การควบคุมทิศทางของยานอวกาศ) เริ่มต้นโดยดาวเทียมขนาดเล็กที่ควบคุมได้ (tipsats) ที่ปลายใบพัดแต่ละใบ^{[ 17 ] [ 19 ]}มวลของ tipsat จะให้แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางที่ทำให้ใบพัดคงตัวขณะหมุน tipsat แต่ละอันจะเป็นโครงสร้างคาร์บอนไฟเบอร์ยาว 5 เมตร มีมวลรวม 50 กิโลกรัม รวมทั้งอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และเชื้อเพลิง 20 กิโลกรัม ( ไนตรัสออกไซด์ ( N2O ) ที่เร่งปฏิกิริยา และก๊าซเย็น) ^{[ 17 ]}หรืออีกทางหนึ่ง tipsat อาจถูกขับเคลื่อนด้วยไมโครทราสเตอร์ไฟฟ้าเพื่อควบคุมมุมเอียงของ_{ใบพัด}^{[ 20 ]}

แรงขับสูงสุดที่คาดว่าจะเกิดขึ้นเนื่องจากแรงดันจากดวงอาทิตย์เทียบเท่ากับ ระบบ ขับเคลื่อนไอออน 400 กิโลวัตต์ ที่ใช้สำหรับภารกิจอวกาศห้วงลึกที่เทียบเคียงได้^{[ 20 ]}

• อิคารอส (IKAROS ) เรือใบพลังงานแสงอาทิตย์ของญี่ปุ่น ถูกปล่อยขึ้นสู่อวกาศในเดือนพฤษภาคม ปี 2010
• NanoSail-D2ซึ่งเป็นรุ่นต่อจาก NanoSail-D เปิดตัวในเดือนพฤศจิกายน 2010
• LightSailคือดาวเทียมขนาดเล็ก (CubeSat) ที่ควบคุมด้วยใบเรือพลังงานแสงอาทิตย์ ซึ่งถูกปล่อยขึ้นสู่อวกาศในเดือนกรกฎาคม 2562
• ยานสำรวจดาวเคราะห์น้อยใกล้โลก (Near-Earth Asteroid Scout)เป็นดาวเทียมขนาดเล็ก (CubeSat) ที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์ในการปล่อยสู่อวกาศในปี 2020
• ซันแจมเมอร์ (Sunjammer ) เรือแล่นพลังงานแสงอาทิตย์ที่ถูกยกเลิกก่อนการเปิดตัวในปี 2014