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　　英國著名物理學(xué)家史蒂芬.霍金在中國擁有數(shù)量龐大的擁躉。4月12日，霍金老爺子官方認(rèn)證微博剛開通，中國網(wǎng)友就瘋了，粉絲迅速達(dá)到200萬以上。試問誰有這樣的氣場？不僅如此，霍金老爺子還借助微博做了一個大大的推廣。

　　4月13日，霍金在第二條微博上就帶來一個讓人興奮的消息——啟動“突破攝星”(Breakthrough Starshot)計劃，將發(fā)送微型飛行探測器至4光年外半人的馬座阿爾法星。計劃發(fā)起人之一的俄裔億萬富翁尤里.米爾納為項目投資1億美元。

　　這是怎樣一個計劃？又將會如何實現(xiàn)呢？

　　速度是目前最快飛船的1000倍

　　“突破攝星”計劃是這樣的：在一代人的時間內(nèi)，“突破攝星”旨在研發(fā)出一臺“納米飛行器”：—臺質(zhì)量為克級的自動化太空探測器，并且通過激光光束把它推動到五分之一的光速，即每小時1億英里的速度，這是目前最快飛船的1000倍。如果成功的話，這個飛掠任務(wù)將會在發(fā)射后20年左右到達(dá)距地球4.37光年的半人馬座阿爾法星附近宜居帶，用其攜帶的攝像頭、通訊設(shè)備和處理器等捕捉行星和其他科學(xué)數(shù)據(jù)的影像，并用4年的時間傳回地球。

　　為何要去半人馬座阿爾法星？因為半人馬座阿爾法星除了是離地球最近的星座，天文學(xué)家相信，一顆類似地球的行星可能存在于半人馬座阿爾法星的宜居帶，這是最接近地球的星系。也就是說，可以到那里去考察一下有沒有外星人或者適宜人類居住的環(huán)境。

　　如果使用傳統(tǒng)太空飛船技術(shù)，抵達(dá)半人馬座需要3萬年。那個時候人類還在不在地球上存在還兩說？因此，以前無數(shù)的太空探索迷們看到這個事實時心里拔涼拔涼的?，F(xiàn)在有了“突破攝星”的這個計劃，時間一下子縮短了這么多，是不是很令人振奮？

　　這個計劃在科學(xué)上完全不靠譜？

　　在看到霍金他們的這個計劃以后，一部分人說這次霍金又在說瘋話了。其實，霍金說的并不是瘋話。至少從理論上而言，這個計劃是具有可行性的。

　　首先“納米飛行器”離我們越來越近了。這些年來納米科技進(jìn)展迅速，納米級的機(jī)器器件及其能源供應(yīng)方式都已經(jīng)成為國際上的熱門研究領(lǐng)域，并取得了一些實質(zhì)性的突破，不久以后納米級的機(jī)器將會出現(xiàn)在我們面前，這自然也包括“納米飛行器”了。

　　另外，霍金的這個構(gòu)想的確是也站在現(xiàn)有物理學(xué)發(fā)展及人類宇宙探索的進(jìn)展上提出的構(gòu)想。空間技術(shù)專家、《國際太空》雜志副主編龐之浩說，與霍金提出的以地面激光持續(xù)作用于帆板的航天設(shè)想比較，兩種現(xiàn)有方案有著很大相似之處：一是太陽帆飛船，二是光子火箭。只是這兩種方面目前也還無法實現(xiàn)星際航行。

　　太陽帆的概念很早就出現(xiàn)，其誕生于20世紀(jì)20年代，由于光是由沒有靜態(tài)質(zhì)量但有動量的光子構(gòu)成的，當(dāng)光子撞擊到光滑的平面上時，可以像從墻上反彈回來的乒乓球一樣改變運動方向，并給撞擊物體以相應(yīng)的作用力，這就是太陽帆研制的原理。太陽帆需要一個巨大的反射鏡將陽光照射到面積足夠大的帆板上，如果太陽帆的直徑增至300米，其面積則為70686平方米，由光壓獲得的推力為0.034噸。根據(jù)理論計算，這一推力可使重約0.5噸的航天器在二百多天內(nèi)飛抵火星。若太陽帆的直徑增至2000米，它獲得的1.5噸的推力就能把重約5噸的航天器送到太陽系以外。

　　由于來自太陽的光線提供了無窮盡的能源，攜有大型太陽帆的航天器最終可以以每小時24萬公里的速度前進(jìn)。這個速度要比當(dāng)今以火箭推進(jìn)的最快航天器快4—6倍。即比第二宇宙速度快6倍，比第三宇宙速度快4倍。太陽帆接受光壓的作用，它不僅可在需要時改變航天器的運行軌道，而且能不斷加速飛行。
但是由于技術(shù)方面的限制，太陽帆的面積在構(gòu)造的過程中也無法做得太大，現(xiàn)在太陽帆在實際應(yīng)用中有很大難度。時至今日，這一研發(fā)的進(jìn)展速度并不快。近20年來，美國、俄羅斯先后做過幾次太陽帆動力試驗，成敗和失敗的均有，但也僅僅是在近地軌道內(nèi)嘗試過。目前跑得最遠(yuǎn)的是日本2010年5月21日發(fā)射的“伊卡洛斯”號太陽帆，但是也只是到達(dá)金星附近。因此太陽帆還遠(yuǎn)遠(yuǎn)談不到飛抵半人馬座。

　　而光子火箭則利用物質(zhì)與反物質(zhì)的湮滅反應(yīng)，自產(chǎn)光子并借由巨大凹面反射鏡，向后方噴射光子流。但依據(jù)這種設(shè)想開展的研究，數(shù)十年來沒有取得實質(zhì)進(jìn)展。由于面臨著非常大的技術(shù)問題，因此在未來相當(dāng)長的時期內(nèi)光子火箭還難以實現(xiàn)。

　　在龐之浩看來，霍金提出的航天器算不上實際上還算不上飛船，只是一個幾厘米見方的飛行物，這就會導(dǎo)致其利用太陽驅(qū)動變得不太現(xiàn)實。因為單個光子所產(chǎn)生的推力極其微小，比如在地球到太陽的距離上，光在一平方米帆面上產(chǎn)生的推力還不到一只螞蟻的重量。

　　為了解決太陽光作為能源驅(qū)動無法滿足要求的問題，“突破攝星”計劃提出了激光推進(jìn)的構(gòu)想。但是由于設(shè)想的激光推進(jìn)技術(shù)在工程方面也很復(fù)雜，這導(dǎo)致其在實際工程中很難變成現(xiàn)實。

　　面臨的四大挑戰(zhàn)

　　霍金在發(fā)布會上展示視頻截圖。這臺納米飛行器可以依靠反射光推進(jìn)，加速到五分之一的光速，這一速度遠(yuǎn)高于當(dāng)前的太空飛船。

　　龐之浩認(rèn)為，在現(xiàn)有太陽帆技術(shù)的進(jìn)展過程中，提出激光“飛船”的設(shè)想并不是很難，也許在2050年左右人類會研制出一個這種微型飛行器的雛形，但是要跑到半人馬座還是不太現(xiàn)實。這里面主要有下面四大挑戰(zhàn)：

　　第一大挑戰(zhàn)：能源供應(yīng)技術(shù)挑戰(zhàn)

　　據(jù)了解，“突破攝星”計劃將通過衛(wèi)星向太空釋放數(shù)千個重量在1克以下的微型航天器。其設(shè)計如同一只背后有帆的蝴蝶，采用納米技術(shù)，通過激光光束供能。但是這也面臨著巨大的挑戰(zhàn)。4.37光年遠(yuǎn)的距離，而光能在傳輸?shù)倪^程中能量會衰減。因此如何保證充足的能量供應(yīng)是個挑戰(zhàn)。

　　目前，人類已經(jīng)制造出可以在地球軌道上運行的小芯片衛(wèi)星，但是能量供應(yīng)一般就幾天、幾個月，上1年的就很少。

　　能量供應(yīng)問題是星際航行必須要突破的障礙。由美國宇航局研制的一艘無人外太陽系空間探測器旅行者1號于1977年9月5日發(fā)射，截止到2014年10月仍然正常運作。經(jīng)過將近40年的飛行，現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入太陽系最外層邊界。旅行者1號上攜帶著兩枚核電池，這是這些年來它太空飛行通信的能量保證，但是預(yù)計只能能夠保證它繼續(xù)飛行至2025年。一旦電池耗盡，它也就不能正常工作和旅行了。而“突破攝星”計劃中的激光“飛船”旅行的距離要比旅行者1號遠(yuǎn)得多，能量供應(yīng)的挑戰(zhàn)更大，其激光供能的方式也要比核能更為復(fù)雜。

　　第二大挑戰(zhàn)：通信問題如何解決？

　　進(jìn)行深空探索，通信問題一直是一個令人十分頭痛的問題。對于前往半人馬座的航天器來說，還要解決地面能否收到探測數(shù)據(jù)，可否在如此遙遠(yuǎn)的距離上實現(xiàn)測控通信。龐之浩說，美國旅行者1號才走到太陽系的邊緣，與地球的通信就有17個小時的延遲。如果使用現(xiàn)有的電磁波的通信手段，到人頭馬阿爾法星的時間延長將會更為嚴(yán)重，而這將會嚴(yán)重影響測控通信，也影響探索工程的推進(jìn)。

　　不過龐之浩也表示，通信問題到也不是沒有解決的辦法。目前科學(xué)家們已經(jīng)在進(jìn)行激光通信實驗，激光通信比電磁波要快6倍。2014年6月6日，美國航天局宣布，該機(jī)構(gòu)利用激光束把一段高清視頻從國際空間站傳送回地面，成功完成一種可能根本性改變未來太空通信的技術(shù)演示。未來該技術(shù)成熟以后應(yīng)用到太空探索領(lǐng)域，將會為遠(yuǎn)距離星際探索提供極大的通信方便。另外一種策略就是建設(shè)中繼站，未來在太空中通過中繼站傳輸?shù)姆绞綖樾请H探索提供保證。但不管怎樣，這些星際通信方式并不是短時間內(nèi)就能夠予以突破的。
第三大挑戰(zhàn)：如何準(zhǔn)確奔赴目的地？

　　采用光能驅(qū)動的“納米飛行器”，其在奔赴半人馬座阿爾法星的旅途中國會受到萬有引力、星際塵埃碰撞等多種太空中其他因素的干擾，這將讓探測器奔赴目的地的行走路線出現(xiàn)很大的偏差，而在浩瀚的宇宙這種大尺度的背景下，往往出現(xiàn)很小的偏差就會離目的地相去甚遠(yuǎn)。該如何糾正這種偏差呢？

　　第四大挑戰(zhàn)：國家力量的支持

　　霍金的這個項目的另外一個挑戰(zhàn)是目前世界上主要航空航天及太空探索實力國家對太陽系外探索的積極性。龐之浩表示，包括美國在內(nèi)，因為當(dāng)前人類科技水平等多方面因素的限制，目前各大空間探索強(qiáng)國現(xiàn)在及在將來相當(dāng)長的時間內(nèi)，太空探索的重心依舊是太陽系以內(nèi)的行星以及其它相關(guān)天體。如果耗資巨大，關(guān)鍵技術(shù)又還沒有突破，很難有國家愿意以國家行為進(jìn)行超高風(fēng)險的太陽系外空間旅行探索。

　　不過《紐約時報》日前撰文稱，該項目將由美國宇航局(NASA)艾姆斯研究中心前主任皮特？沃登牽頭，世界一流科學(xué)家和工程師組成的委員會提供建議，其開發(fā)可能需要數(shù)年時間。盡管米爾納先期投入1億美元，但整個項目研發(fā)可能耗資50至100億美元，目前霍金他們希望能吸引到其他國際投資者。但是有多少大富豪會參與這個燒錢的事業(yè)呢？這在未來充滿了相當(dāng)大的不確定性。

　　也正是面臨著這些重重挑戰(zhàn)，目前科學(xué)界并不認(rèn)為這個雄心勃勃的太空探索計劃能夠很快得以推行。

　　盡管霍金等人的一些構(gòu)想很好，但是目前還是具有科幻的色彩。因此，急于隨著霍金的進(jìn)行星際探索的霍金迷們可能要失望了。

　　當(dāng)然在更長的時間尺度上，龐之浩認(rèn)為這種激光推進(jìn)方式可能會有希望，但前提是必須取得重大技術(shù)突破，現(xiàn)在還無法預(yù)測。不過他認(rèn)為，霍金的激光“飛船”倒是可以作為科幻的題材進(jìn)行探索性研究。

　　也許將來有一天，這種技術(shù)真的成為現(xiàn)實了呢？其實，實現(xiàn)銀河系及銀河系外的星際旅行，人類已經(jīng)充分展開了想象的翅膀。比如，劉慈欣的科幻小說《三體》中的曲率驅(qū)動，美國科幻系列劇《星際迷航》中超光速飛船的推進(jìn)裝置 “曲速引擎”，都是很好的方式，只是這些方式與霍金的激光“飛船”而言要更為科幻一些。盡管如此，這些年已經(jīng)有不少科學(xué)家對這些想象展開研究。

　　中國科學(xué)院紫金山天文臺研究員王思潮認(rèn)為，霍金提出的這個方案大膽冒險，從理論上講思想很先進(jìn)，對科學(xué)界具有很大的啟發(fā)意義，就像人類第一個想到利用火箭飛天、被稱為“世界航天第一人”，的明朝探險狂人萬戶對今天航天的啟發(fā)一樣，但是激光“飛船”現(xiàn)在很超前，實施難度相當(dāng)大，可以先在技術(shù)上力求實現(xiàn)，而不必現(xiàn)在就追求它在跨越太陽系的星際航行方面的實用價值，比如可以先在地球和月球、地球和火星之間進(jìn)行一些相關(guān)的工程實驗，等到成功了再嘗試數(shù)光年以外宇宙空間的探索行動，這樣投入也要少得多。

即使將來計劃能實現(xiàn)，也得悠著點兒

　　由于現(xiàn)在太空科技的發(fā)展在不斷進(jìn)步和突破，也許在不久的將來，霍金的構(gòu)想就會夢想照進(jìn)現(xiàn)實。但是王思潮認(rèn)為，那時探測器飛往人頭馬星座也得悠著點兒。

　　40多年來，王思潮也一直在研究UFO及地外文明，他始終堅持認(rèn)為，外星人是存在的。他告訴記者，如果地球文明和外星文明相遇，有三種可能性：他們僅僅是考察，不干預(yù)人類的事物；他們考察后，根據(jù)了解的情況，給予人類以針對性的幫助；他們考察后，根據(jù)了解的情況，襲擊地球。就目前的情況而言，也許外星人早就發(fā)現(xiàn)我們，但是不打算干涉和影響我們的發(fā)展；另外一種可能就是外星人還沒有發(fā)現(xiàn)我們。

　　在這個的情形下，如果人類探測人頭馬等銀河系內(nèi)的其他星系或者是河外星系，也許就會讓外星人發(fā)現(xiàn)我們的存在。如果外星人對人類友善，那倒還好辦，但是如果外星人對人類懷有惡意呢？

　　王思潮認(rèn)為，在銀河系中，太陽系46億年的年齡還算比較年輕的，如果外星人確切存在，除了已經(jīng)毀滅的，留存的有些文明程度肯定會比人類高很多。因此如果地球遭受外星文明襲擊，人類將明顯處于劣勢，所以太陽系外的宇航探索還是需要慎重前行。

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