又一个百亿美金的挑战即将上路：让上千个手机大的探测器飞向星空

时间: 2024-10-14 15:43:20 |   作者: 新闻中心

  据好奇心日报报道，为了跃过行星并跨入到星际时代，本周二，在俄罗斯慈善家、互联网投资人尤里·米尔纳（Yuri Milner）的带领下，一群科学家和来自硅谷等地的名人共同宣布，将要向 4.37 光年之外、距离地球最近的恒星系半人马座阿尔法星（Alpha Centauri）发射一批比 iPhone 手机还小的自动航天器。这项计划规模庞大，恐怕要花上几十年时间以及上百亿美元才有机会实现，届时，一枚火箭会把装载有上千枚小型探测器的“母舰”送入太空。一旦进入轨道，这些探测器会展开薄帆，然后在地球发射出的强大激光推动下，开始一个接一个地出发，就像一群迁徙的蝴蝶穿行在宇宙中。

  两分钟之内，这些探测器就将会离开地球至少 60 万英里，这是激光可以维持紧密光束状态的最远距离，然后它们会以五分之一光速继续移动。不过要到达半人马座阿尔法星，还需要 20 年时间。那些顺利到达的探测器会掠过该星系，同时做测量并把照片发射回地球。

  这项计划很可能会耗费大半生的时间。据米尔纳和他的同事估计，可能要花 20 年时间才能完成地面上的准备工作，把探测器发射升空，然后再过 20 年让探测器到达半人马座阿尔法星，最后还要经过 4 年的时间才能让来自外太空的信息回到地球。另外，如何吸引到上百亿美元的经费也始终是个问题。

  54 岁的米尔纳在一次采访中说：“我相信我们大家都会乐于看到探测器发射的。”他表示医学方面的进步将会决定自己能否亲眼看到最终结果。

  米尔纳说：“关于星际旅行，我们得出的结论是：能做到。”周二在纽约的记者招待会上，他把整个项目称为突破摄星计划（Breakthrough Starshot），此时距前苏联宇航员尤里·加加林第一次进入太空已逝去了 55 年——米尔纳的名字就为了纪念他而取的。

  英国宇宙学家兼作家史蒂芬·霍金（ Stephen Hawking）是这一个项目委员会的三名成员之一，其他两人则分别是米尔纳和 Facebook 创始人马克·扎克伯格（Mark Zuckerberg）。

  霍金博士问道：“是什么让人类成为独一无二的存在？”然后他接着说：“我认为，是不断去超越我们的极限。”

  霍金博士补充道：“现在，我们承诺将进入下一个宇宙大飞跃。这是因为，我们是人类，我们天性热爱飞行。”

  这个项目将由彼得·沃登（Pete Worden）来管理，他曾是美国宇航局（NASA）艾姆斯研究中心的前主管。他拥有一个很出色的顾问阵容，这中间还包括出任主席的哈佛大学天文学家阿维·洛布（Avi Loeb）、英国皇家天文学家马丁·里斯（Martin Rees）、加州大学伯克利分校天文学家、诺贝尔奖获得者索尔·珀尔马特（Saul Perlmutter）、迷你剧集《宇宙：时空漫游之旅》的执行制作人、卡尔·萨根（Carl Sagan）的遗孀安·德鲁扬（Ann Druyan），以及新泽西州普林斯顿高级研究院的数学家兼作家弗里曼·戴森（Freeman Dyson）。

  沃登博士在一封电子邮件中写道：“这项计划有大约 20 个比较关键的挑战，我们大家都希望得到全世界科学家在这样一些方面的帮助，同时我们也愿意为他们的工作提供资金支持。”

  按照估算，这一个项目将要花费 50 到 100 亿美元，米尔纳为研究与开发工作投资了 1 亿美元的初始资金。他表示希望有机会能够吸引到其他投资人，特别是国际投资。沃登博士则表示，美国宇航局和欧洲航天局（European Space Agency）都已经听取了该项目的汇报。

  投资中的大部分都将被用于建造一个巨大的激光阵列，它能反复地向任何恒星发射探测器（只要发射者不指望着很快得到回信的话），或者也可以发射到太阳系内，比如掠过土星土卫二的冰羽层，探索那里有几率存在的微生物。

  从某种意义上说，这个太空计划的开启体现了硅谷一贯的“不成功，便成仁”风格：不是发射一个大型的、昂贵的航天器去进行长时间的太空旅行，而是发射上千个便宜的。这样一来，即使其中有一些毁坏了，或是被太空垃圾撞毁，也还有其它完好的取而代之。

  星际旅行是一个十分艰难的、总是让人显得渺小卑微的概念，而半人马座阿尔法星却又是一个如此诱人的旅行目的地，它是距离我们最近的一个恒星系，那里很可能存在行星。这个星系以肉眼看来只有一颗星球，但其实它由三颗恒星组成：彼此环绕运行的半人马座阿尔法 A 星和半人马座阿尔法 B 星，以及一颗比邻星——它可能也在环绕其它两颗恒星运转。近些年来，天文学家已经找到足够的数据表明，可能有一颗与地球大小相当的行星正在环绕半人马座阿尔法 B 星做轨道运动。

  人类已发射的距离最远的旅行者 1 号（Voyager 1）太空探测器，需要经过 7 万年以上才能到达半人马座阿尔法星，当然，它其实并没有向那个方向走。

  多年以来，为了更快地穿越空间，各种各样的推进方法不断出台。就在激光器刚刚发明后不久的 1962 年，物理学家兼科幻小说作者罗伯特·福沃德（Robert Forward）就提出，它们能用于太空航行的帆力推动。

  2011 年，美国国防部高级研究计划局（Defense Advanced Research Projects Agency，简称 Darpa）开始着手百年星舰计划，这是一场关于是否为星际旅行制订出商业计划的争论。

  据人们所说，米尔纳最初对星际探测器是抱有怀疑态度的。然而，三个看似与太空旅行不相关的发展的新趋势以他所谓的“意外方式”组合到了一起，它们分别是纳米技术和激光器水平的进步，还有摩尔定律的日益发展让电路变得体积更小、能量更强大。

  现在，用电脑、相机和电源就非常有可能组装出一个完整的探测器，它的重量只有一克，也就是三十分之一盎司。

  洛布博士说，这就等于一部 iPhone 手机在剥掉外壳和显示器之后的内部元件总重量。

  电源的能量来源能够正常的使用一种小型的放射源，比如烟雾报警器所使用的主要元素镅。而推进力则来自于打开后可以捕捉到激光射线的箔帆。

  激光是项目面临的所有困难中最危险也是最昂贵的部分。为了使蝴蝶探测器加速到五分之一光速的能量，激光器需要在两分钟内产生 100 千兆瓦的能量，顺便提一句，这是通过迫使它微小的内部结构产生高达 6 万倍于正常重力来完成的。洛布博士说，这差不多相当于让一架航天飞机起飞的能量，或是一座标准核电站 100 倍的输出量。

  要想达到如此高的能量，需要成千上万个激光器排出约一英里的阵列，并且以绝对一致的时间点火。

  此外，要想让激光每次都锁定一个探测器，就需要一种用于修正大气湍流影响的自适应光学系统——现在天文学家们能够实现跨度是 10 米的阵列（这个大小相当于一台大型望远镜的镜片），但面对跨度一英里的阵列，他们目前也束手无策。

  还要提到的另一个问题，就是有关帆的设计问题，根据相关要求，探测器的帆必须很小，还要能够反射激光，但不能吸收任何激光中的能量。哪怕吸收到激光十万分之一的能量，都会让帆蒸发掉。

  正如他在谈到近期的物理实验时所说：“自然告诉我们，它的想像力远比我们的丰富得多。”返回搜狐，查看更加多