作者:李晨阳 来源:中国科学报 发布时间:2016/4/14 8:22:07
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“突破摄星” 成败难料

α半人马座的恒星系统距离太阳超过4光年。图片来源:ESA/Hubble/NASA

■本报见习记者 李晨阳

北京时间4月13日8点零8分,著名物理学家和宇宙学家史蒂芬·霍金发布微博,宣布了一项堪称“疯狂”的计划:建造一批激光推进的微型星际飞行器,预计花20年时间到达离太阳系最近的恒星系统。而后者,正是科幻小说《三体》中提到的,4.37光年以外的半人马座阿尔法星。

光是听听就激动人心。但是,几位专家在接受《中国科学报》记者采访时表示,这是一项大胆的、具有冒险性质的计划,成功的可能与失败的风险并存。

这项被称为“突破摄星(Breakthrough Starshot)”的计划由美国太空总署(NASA)艾姆斯研究中心前总监沃尔登带领。除霍金外,俄罗斯互联网投资人尤里·米尔纳和Facebook创始人马克·扎克伯格也参与了该计划的监督委员会。目前,该计划已经获得高达1亿美元的经费支持。

据称,这种“纳米飞行器”能在短短几分钟内加速到20%的光速。相比之下,当前最快的宇宙飞船速度仅为其千分之一,要到达半人马座阿尔法星需要3万年。

飞行器主要由两部分构成:计算机芯片大小的“星芯片”和不过几百个原子那么厚的“光帆”。其中,仅有数克重的星芯片上携带着摄影、导航和通讯等设备。

按照计划,科学家将会发射母体太空船,将数千个纳米飞行器带往近太空。进入太空后,这些小家伙会张开光帆,建造在地球上的陆基光束枪则把激光打在光帆上,提供飞行的动力。

尽管有大名鼎鼎的霍金坐镇,国家天文台副研究员郑永春却指出,这并不代表他会直接参与项目中的具体研究。“在该项目中,霍金主要是作为有公众影响力的科学家,扮演一个‘科学代言人’的角色。”

他介绍,去年米尔纳就曾投资1亿美元支持地外文明搜寻计划,同样邀请霍金加入科学家团队,情况类似。

“这项计划很大程度上还在酝酿阶段,距离实际操作环节还有一定距离。”中科院紫金山天文台研究员王思潮说,“这样一个大手笔的目标实现,要建立在纳米技术、量子技术等新技术的基础上。”

几名受访专家均表示,至少在目前,还没有成熟的技术能制造出20%光速的飞行器。

北京大学地球与空间科学学院教授焦维新则向《中国科学报》记者指出,无论是报道中提到的太阳帆还是激光推进,很大程度上都还停留在理念中。

所谓太阳帆,是靠太阳光的光子击打帆面,进而提供动能的结构。由于阳光的能量很微小,星际旅行所需的太阳帆面积非常庞大。这样的帆要如何折叠,又如何在太空展开,进而怎样控制张开的角度和方向?为了回答这些问题,人类此前进行过多次探索,但尚未取得完全成功的例证。

至于激光推进,则要靠建设在地面的强大激光源不断地追踪、照射飞行器。但是,光的能量与距离平方成反比,随着飞行器飞出的距离变远,即便是激光,所能提供的动能也会迅速衰减。此外,飞行器在太空中的运行不是直线的,会缓慢转向。在这种情况下,要让激光跟踪小小的飞行器,其难度可想而知。

王思潮则指出,即使是目前定向能力最好的激光通讯,在这样遥远的距离下,信号也会极其微弱。保持通讯、数据传回,都会面临严峻的考验。

“总的来说,这项计划难度极大,成败均有可能。”王思潮说,“但是退一万步讲,即便失败,它仍能为天文学探索者打开一个全新的思路。”

《中国科学报》 (2016-04-14 第1版 要闻)

 

 
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