星際旅行幾乎是每個孩子的幻想，也是科幻的一大主題，大膽地去探索一個從沒有人去過的星球似乎非常地奇幻。而在現實中，隨著火箭和太空探測器的發展，我們也會去思考一個問題_星際殖民可以實現嗎？或者說，在這個遙遠的夢想之前，我們是否可以向遙遠的行星發射探測器，看看那里有什么。

圖片來源_行星宜居性實驗室，波多黎各大學阿雷西博分校

實際上，星際旅行在技術上是可行的，因為沒有哪個物理定律可以禁止她。但這并不說明她不難，也不說明她在這個世紀就可以實現。星際旅行是非常麻煩的。

飛出太陽系的遠航

某種程度上來說，人類現在已經達到星際探索的階段了。目前已經有幾個探測器正在遠離太陽系，并且永遠不會回來了。NASA的先鋒計劃，旅行者計劃，和新視野計劃（又稱新地平線）的探測器已經開始了她們漫長的旅程。旅行者探測器現在已經處在太陽系邊界之外，此邊界是由太陽風粒子所及的范圍定義的，在此邊界之外，太陽風粒子與來自銀河系的其他粒子相比數量較少。

旅行者1號和2號探測器已經處在太陽系之外（圖中央偏右），橢圓所示為太陽風層，被定義為太陽系的邊界。圖源_NASA

現在我們有了星際探索的探測器，她們的速度大概為每小時數萬英里，聽上去很快。但她們并沒有朝著某個特定的恒星前進，因為之前的任務設定只是探索太陽系內的行星。如果某個探測器能夠到達離我們最近的恒星比鄰星（距我們約4光年），那也是8萬年以后的事了。

NASA應該不會支持這個項目8萬年，而且，當這些飛行器走過一半路程的時候，她們的核能電池就會沒電，她們就會變成一塊在空間中穿梭的廢鐵。這雖然不是無意義地向星際空間中扔垃圾，但可能也不是你想象中的星際航行。

新視野號軌跡

高速飛行器

為了使星際航行更合理，探測器必須飛得更快，至少是光速的十分之一左右。在這樣的速度下，她能夠在幾十年里到達比鄰星，然后在幾年后發回圖像，發射探測器的科學家也許還有可能在有生之年看到這些圖像。

但達到這個速度需要相當大的能量。一種方法是在飛行器上裝載很多燃料，但過多的燃料也增加了質量，使她更難被加速。有些核動力飛行器的設計，嘗試的就是這種方法，但這就好像把成千上萬的原子彈塞到一個火箭里一樣不靠譜。也許更有希望的一種想法是，攜帶一定量的能源，然后在旅程中通過其他方法把能源轉移給飛行器。比如使用激光，激光輻射可以用來在遠距離上傳輸能量，飛行器如果能接收到這些能量，就能夠繼續前行。

突破攝星計劃想象圖，以激光照射光帆驅動飛行器。圖源: scitech europa

這就是突破攝星計劃的主要構想，這個計劃的目的是設計一個能夠在幾十年內抵達最近的恒星的飛行器。計劃的大致內容是，建造一個100千兆瓦功率的巨大激光器，把激光射向地球軌道上的飛行器。這個飛行器需要配備一個巨大的高反射率太陽帆，當激光照射到太陽帆上并被反彈的時候，光子的動量反向，由于動量守恒，飛行器就獲得了向前的動量。如果我們持續用這個激光照射飛行器10分鐘，并且希望她達到10分之一光速，那么這個飛行器的重量只能在一克左右。你沒有看錯，這基本只是一個回形針的重量。

物理學家史蒂芬·霍金與投資人尤里·米爾納共同宣布了突破攝星計劃正式啟動

螞蟻的太空船

100千兆瓦的激光器本身就比現存功率最大的激光器還高出好幾個量級，為了讓你感受一下這個量級，100千兆瓦基本就是全外國所有核電站的總容量。

突破攝星計劃激光陣列想象圖，圖源_sciencemag

至于飛行器，她只能像回形針一樣重，但又必須包括攝像機，電腦，電源，電路系統，外殼，一個能夠與地球交流的天線，以及太陽帆。

太陽帆必須接近100_的反射率，因為激光器的功率過于巨大，即使她只吸收激光的一小部分能量，她的溫度也會急劇升高，直接融化掉，對飛行器來說極為不利。

一旦加速到光速的十分之一，真正的旅程就開始了。在40年之內，這個飛行器都必須要經受住來自星際空間的考驗，她會被很多高速塵埃顆粒撞擊。如果塵埃顆粒很小，在高速下她們就會造成極大的傷害。還有來自太陽或遙遠超新星的宇宙射線（高能粒子），她們在整個旅程中不斷轟擊飛行器，可能會損毀她精細的電路系統。

突破攝星計劃能夠實現嗎？理論上來說可以。就像前面說的那樣，沒有一條物理定律能夠推翻這個計劃的任何一部分，但這并不意味著她不難，在我們現有的技術水平下，或者未來有可能達到的水平下，甚至可能無法實現。人類真的能夠制造如此小如此輕便的飛行器嗎？能夠制造如此大功率的激光器嗎？飛行器能夠勝任深空中的諸多挑戰嗎？這些問題的答案并非簡單的“能”與“不能”，真正的問題是，人類是否真的愿意花費重金去探尋她們的可能性。

參考資料

1.Wikipedia百科全書

2.天文學名詞

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author: Paul Sutter - Astrophysicist

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