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虽然近几十年人类在天文观测领域取得了突飞猛进的成果 ， 特别是在河外星系、地外行星探测、黑洞探测等方面拥有了填补历史空白的观测成就 ， 但是由于我们的绝大部分探测活动 ， 都是基于“望远镜家族”的间接探测 ， 那些距离地球非常遥远的目标地 ， 很多细节根本无法在我们面前展现 。
光帆概念的提出
而受限于探测器飞行速度和飞行能力的制约 ， 人类向深空发射的一些探测器 ， 在距离地球一段距离甚至还没有出太阳系的时候 ， 就很难再传回有用的信息甚至失联了 。 拿距离太阳最近的恒星-比邻星来说 ， 虽然距离只有4.2光年 ， 如果以人类现有飞行最远的旅行者1号探测器的速度来衡量 ， 起码得数万年才能到达 ， 实在是太慢了 。
【美国重启“太阳帆”研发，理论上每秒能飞6万公里，能实现吗？】因此 ， 想要更加详细地对宇宙深空进行探测 ， 并且为以后的人类星际航行打下基础 ， 必须要尽可能地提升探测器的飞行速度 ， 这样才能最大程度节约探测的时间和能源等各方面的成本 。
随着科学技术的发展 ， 科学家们逐渐意识到 ， 或许会有一种方式可以高效提升物体在宇宙空间中的飞行速度 ， 那就是充分利用太阳的能量 。 太阳光线在向宇宙四方照射时 ， 由于光子本身具有动质量 ， 因此当照射到一个固定的物体时 ， 会对物体的表面产生“光压” ， 只不过我们在晒太阳时 ， 身体所受到的光压非常小 ， 我们感受不到而已 。
不过 ， 如果可以有足够大的面积来承载这种光压 ， 并且将这个物体放到几乎真空的宇宙空间中 ， 那么由光压的作用就可能会产生较大的推力 ， 从而为物体在空间中的移动提供源源不断的能量来源 。
美国前期所做的尝试
正是基于这个原理 ， 美国于2016年启动实施了“突破摄星”计划 ， 这个计划当时由霍金和其他几名著名的科学共同发起 ， 并且得到了美国NASA的支持和部分资助 。
根据当时科学家们的设想 ， 需要研制出一种主体结构非常小的超微宇宙飞船 ， 只有指甲盖那么大 ， 重量仅有十克左右 。 在这种超微宇宙飞船内部 ， 同样集成配置多种非常微小但高效的仪器设备 ， 比如光推进器、相机、导航、通讯等 。
在飞船的外部 ， 也有一个非常重要的装备 ， 那就是“光帆” ， 用特殊的材料制成 ， 厚度仅有几百个原子直径大小 ， 保障以最小的重量获得最大的表面积 ， 当光帆完全张开后 ， 宽度可以达到数米的程度 。
当这个超微宇宙飞船发射升空以后 ， 从地面上发射的激光或者太阳光线照射到光帆上 ， 就会产生一定的光压 ， 从而推动飞船快速移动 ， 理论上在短短几分钟内就能达到每秒数万公里的速度 ， 最终稳定在0.2倍光速 ， 即每秒6万公里 。 从地球到最近的恒星比邻星 ， 仅需要20年左右的时间就能到达 ， 人类探测宇宙深空的时间 ， 将大大缩短 。
不过 ， 当时提出的“突破摄星计划” ， 由于前期各方面的研究（主要包括光帆材料的生产、以及光帆、微型飞船和各种仪器设备）需要的经费达到50多亿美元 ， 而且这种技术仅在理论上可行 ， 在实践中会遇到诸多困难和问题 ， 因此前期启动资金仅募集了1亿美元 ， 相关研究工作仅处于起步阶段 ， 没有太深入的进展 ， 随着霍金的去世 ， 这个计划就跟着暂停了 。
美国重启“太阳帆”研发
利用光压驱动微型飞船高速飞行的这种设想 ， 在实践中遇到的问题 ， 即使以现在的科技水平看 ， 也着实地难以破解 ， 比如如何规避飞船飞行过程中可能遇到的障碍物？如何解决激光或者太阳光线在传播过程中的能量损耗问题？飞船能否承受住高加速度的冲击？在飞到遥远的区域时 ， 向地球传回信息的能量来源如何保障？
近期 ， 美国NASA重启了“突破摄星计划”的研发项目 ， 重点是寻求解决微型飞船在飞行过程中的路线问题 ， 解决的方案就是想利用光线的衍射原理 ， 将发射到微型飞船上的光线传输角度进行适当的改变 ， 从而推动飞船进行飞行姿态、飞行方向方面进行调整 ， 最终达到躲避障碍物以及调整飞行路线的目的 。
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