Güneş yelken , güneşin fotonlarının itme sağlamak için baskısını kullanan önerilen bir uzay itici gücü şeklidir. Fotonlar, bir yüke bağlı bir aynadan yansıtır, momentum taşır ve yelken ile beraberindeki yükün hızlanmasına izin verir. Fotonik basınç, örneğin kimyasal bir roket tarafından üretilen itişe kıyasla oldukça küçük olduğundan, uygulanabilir güneş yelkenlerinin çok büyük ve hafif olması gerekir. NASA tarafından incelenen tasarımlardan biri yaklaşık yarım kilometre genişliğinde. Önerilen yapı malzemeleri arasında mylar ve poliimid filmler, alüminyum ve yeni bir tür karbon fiber bulunur.
En yüksek itme-kütle oranını üreten tasarımlar, yüksek lisans tezinde MIT öğrencisi Eric Drexler tarafından geliştirilmiştir. (Drexler, öncelikle nanoteknoloji alanının babası olarak bilinir.) 30-100 nanometre kalınlığındaki alüminyum filmleri kullanan Drexler'in tasarımları, plastik kullanan en fazla önerilen tasarımdan yaklaşık 10 kat daha yüksek bir metre kare değerine sahip olacaktı. Drexler'in tasarımını gerçekleştirmenin anahtarı, alan tabanlı üretim tesisleri olacaktır. Güneş yelkenleri için filmler katlanmaya, fırlatılmaya ve konuşlandırılmayacak kadar hassastır.
Güneş yelkenlerini ana itici güç yöntemi olarak kullanan hiçbir uzay aracı yapılmamasına rağmen, uzay sondalarının kurslarında küçük değişiklikler yapmak için fotonik basınç kullanılmıştır. Bununla birlikte, 2004 yılında, Japonya'nın havacılık ajansı ISAS, düşük yörüngede yörüngeye 2 adet güneş yelkenli prototipi başarıyla uyguladı. 2005 yılında, Planet Society , Cosmos Studios ve Rus Bilim Akademisi arasında ortak bir özel proje, dünyanın ilk güneş yelken uzay gemisi olan Cosmos 1'i başlattı. Konvansiyonel olmayan güneş yelkenleri itici gücünün doğası gereği, büyük devlet kurumları bu alana yatırım yapmak konusunda isteksiz davrandılar ve bu alandaki gelişmeleri özel kuruluşlara bıraktı.
Güneş ışınları, güneş ışınlarının en yoğun olduğu güneş sistemlerinde kullanım için idealdir. Güneş sisteminin dışındaki görevler için, ışık enerjisini tam olarak güneş yelkenlerine odaklamak için gezegen boyutundaki aynaların kullanılması gerekir. Büyük bir mühendislik görevi olsa da, bu bir gün bir uzay aracını ışık hızının önemli bir kısmını hızlandıracak en kolay yol olabilir. İyi tasarlanmış güneş yelkenleri, yelkeni uygun bir açıyla yatırarak, doğrudan güneş ışığından uzak bir yöne doğru yönlere seyahat edebilir. Güneş yelkenlerinin hızını arttırmak için, uzay gemisinin yolculuğu boyunca buharlaşmak üzere tasarlanan kimyasallarla kaplanacak ve böylece ilave itme sağlayan boyalı güneş yelkenleri önerilmiştir.
