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我们对于航天器的速度总是津津乐道 , 比如神舟飞船的速度大约是每秒7.8公里 , “天问一号”最快速度接近每秒30公里 , 人类飞得最快的航天器“帕克号”太阳探测器 , 速度达到了惊人的每秒163公里 。
帕克号探测器
速度是人类探索宇宙过程中绕不过的话题 , 对于茫茫太空来说 , 光速都不太够看 , 而目前人类航天器的飞行速度 , 显然就是龟速中的龟速 。
距离太阳系最近的恒星是比邻星 , 距离地球大约4.2光年 , 使用目前人类制造的航天器要飞到比邻星 , 整个人类文明史的时间都不够看 。
不过人类的进步 , 就是突破重重桎梏 , 攻克一个个不可能 。 美国在2016年启动了一项计划 , 要研制可以达到0.2倍光速的飞船 , 大约只需要20年时间就可以达到比邻星 。
这个就是被称为“突破摄星”的计划 , 是霍金在世的时候联合NASA前艾姆斯研究中心前总监沃尔登、俄罗斯粒子天体物理学博士尤里·米尔纳一同发起的 , 其目的就是研制一个超微型飞船20年到达比邻星 。
突破摄星计划启动
根据霍金的设想 , 这艘超微型飞船主体结构很小 , 比我们拇指的指甲也大不了多少 , 重量在几克到几十克之间 。 使用激光作为推动力 , 可以在短短几分钟内加速到每秒数万公里 。
麻雀虽小五脏俱全 , 这个超微型飞船集成了相机、通信系统、光推进器、导航系统及空间探测器 。 另外还携带了一张可以张开的光帆 , 光帆张开后宽度可达数米 , 但厚度只有几百个原子直径 。
超微型飞船主体大小
飞船飞行的能量来自于激光和太阳光线 , 当超微型飞船被火箭送进太空后 , 光帆就会被打开 。 然后光帆就会受到来自地面或者太空的激光束照射 , 激光推动这些飞船飞速加速 , 只需要短短几分钟就可以达到每秒数万公里 。
从原理上这确实是可以做到的 , 因为光子打到物体上是会产生推力的 , 只是很微弱 。 但是宇宙是没有阻力的 , 哪怕再小的推力打到光帆上 , 都会对光帆产生加速度 , 更何况是功率极大的激光 。
【美国研发20%光速飞船,理论上已经没有问题,项目立项后进展保密】突破摄星计划的微型飞船
这个计划看起来十分美好 , 也有可行的理论基础 , 但从技术实现角度上看 , 还有很多问题需要解决 。
首先就是如何将激光都照射到飞船的光帆上面?毕竟激光是会衍射的 , 而且飞船飞行过程的角度也可能不断变化 。
其次就是这些大功率的激光照射到光帆上 , 如何避免光帆会被烧穿?这些激光打在光帆上 , 光帆每平方米将有上百万千万的功率 。
第三就是数分钟加速到数万公里每秒 , 加速度最高可能会达到1000公里/s^2 , 也就是十万个g , 这飞船是否能承受?
最后 , 假设这个微型飞船是个顽固的小强 , 而且运气非常好 , 真的给它飞到了比邻星附近 。 可是它这么小的体积 , 里面是否有足够的能量让它发信息回来?
世界最小的摄像机
更遗憾的是 , 整个计划预计要花费50亿美元 , 从之前公布的数据看 , 项目只收集到了一亿美元的启动资金 , 这点费用可能仅够理论研究和做可行性分析报告 。
对于这个霍金和一群富豪想出来的项目 , 很多人也不看好 , 这个计划启动之后 , 很少有进度更新 。 甚至有人说 , 霍金走了 , 这个计划也跟着走了 。
光速飞船
不过无论如何 , 提出这个想法的人目的是很值得钦佩的 , 他们或者只单纯地想 , 希望在我们这一代人中 , 可以看到来自最近恒星的信息 。
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