杭蘇

目標(biāo)，飛臨探索恒星

2016年4月13日8點(diǎn)8分，著名天體物理學(xué)家史蒂芬·霍金在紐約發(fā)布了一條微博，宣布將啟動(dòng)一個(gè)超級(jí)科研項(xiàng)目：建造一個(gè)激光推進(jìn)的微型星際飛行器，預(yù)計(jì)最快用20年時(shí)間抵達(dá)離太陽系最近的半人馬座α恒星系統(tǒng)。而這距離霍金在中國開通微博剛剛才一天。

近年來，開普勒太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了數(shù)千顆太陽系系外行星，它們距離地球幾十甚至幾百光年。我們能探測到，卻永遠(yuǎn)見不到。至于什么時(shí)間拜訪它們？天文學(xué)家的最高期望就是盡量利用手邊那一丁點(diǎn)兒數(shù)據(jù)，猜測它們的運(yùn)行規(guī)則和氣候特征。不過，太陽系有一個(gè)近鄰，與我們的世界既不相同，又很相似。它的名字是半人馬座α恒星系統(tǒng)。

從概率上看，半人馬座α恒星系統(tǒng)中與太陽類型相同的恒星數(shù)幾乎為零。然而科學(xué)家發(fā)現(xiàn)半人馬座α恒星系統(tǒng)中至少擁有：2顆太陽，還有1顆小型紅矮星……3顆恒星。它距離地球僅4.22光年，或許還有行星甚至上面存有生命。這是我們能夠企及的另一個(gè)世界嗎？有可能真的拜訪那里嗎？

“突破攝星”計(jì)劃

史蒂芬·霍金宣布的這一超級(jí)科研項(xiàng)目，又稱“突破攝星”計(jì)劃。很多科學(xué)家認(rèn)為這一計(jì)劃尚屬于科幻范疇，主要是因?yàn)槠渖婕暗木嚯x過于遙遠(yuǎn)。半人馬座α星距離地球4.22光年，即近40萬億千米。到目前為止，已發(fā)射的速度最快的宇宙飛船是美國-德國聯(lián)合建造的太陽神號(hào)探測器，其速度為25萬千米/小時(shí)。若以此速度計(jì)算，到達(dá)這顆距離太陽系最近的恒星需要1.8萬年。想要在一個(gè)人的生命周期內(nèi)到達(dá)那里，宇宙飛船就必須達(dá)到與光速相近的速度，如果速度能夠達(dá)到光速的10%，那么就可能在44年左右到達(dá)半人馬座α星。

若要實(shí)現(xiàn)如此快的速度，所需要的能量是巨大的，即便是對于一個(gè)質(zhì)量相對較輕的探測器也是如此。因?yàn)樵诩铀俣犬惓４蟮那闆r下，即需要大量燃料，因而要將探測器上的大光帆做得像羽毛一樣輕，再通過地球上高強(qiáng)度的激光陣列將其速度提升到光速的20%以上。這便是俄羅斯互聯(lián)網(wǎng)巨頭兼億萬富翁尤里·米爾納最近擺下的賭局：他出資1億美元建造一臺(tái)能夠抵達(dá)半人馬座α恒星系統(tǒng)的探測器。有了這1億美元，人們毫不懷疑科學(xué)家將跨過衛(wèi)星微型化的難關(guān)。許多必備的技術(shù)已經(jīng)存在，只需進(jìn)行改造。

郵票大小的飛船

參與“突破攝星”計(jì)劃項(xiàng)目的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)可謂強(qiáng)大：尤里·米爾納邀請宇宙大爆炸理論主要貢獻(xiàn)者之一的史蒂芬·霍金、地外文明搜尋計(jì)劃創(chuàng)始人弗蘭克·德瑞克、系外行星發(fā)現(xiàn)者杰弗里·馬西組成陣容豪華的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)，目的只為尋找外星人。今后，在米爾納的資助下，地外文明搜尋計(jì)劃將長期租用位于美國西弗吉尼亞州的綠岸望遠(yuǎn)鏡和澳大利亞新南威爾斯州的帕克斯望遠(yuǎn)鏡，這兩架世界上數(shù)一數(shù)二的射電望遠(yuǎn)鏡每年都將有幾個(gè)月的時(shí)間用來尋找外星人。

尤里·米爾納及其合作者從二十世紀(jì)六十年代羅伯特·福沃德的研究中得到啟發(fā)。當(dāng)時(shí)，這位美國物理學(xué)家想象了一種重?cái)?shù)千噸的飛行器，它配有展幅達(dá)1 000千米的太陽帆，通過反射一臺(tái)設(shè)置在太空中的巨型激光儀發(fā)射的光子完成星際征途。激光束能量強(qiáng)大，達(dá)75 000 太瓦（萬億瓦）。與此相比，“突破攝星”計(jì)劃就顯得很渺小，或許也因此而更有希望。這個(gè)新項(xiàng)目的規(guī)劃者將所有希望寄托在一面邊長僅4米的太陽帆和一艘不到1 克重的飛船！關(guān)鍵就在這里：用輕如鴻毛去征服廣闊的距離！

半小時(shí)飛越火星

規(guī)劃者的設(shè)想是利用納米技術(shù)、微電子和光電技術(shù)的進(jìn)步成果，設(shè)計(jì)一臺(tái)郵票大小的探測器。這塊芯片可以整合攝像頭、推進(jìn)器、通信和導(dǎo)航設(shè)備，全部成本相當(dāng)于一臺(tái)智能手機(jī)！完全不必建造巨大的軌道激光發(fā)射器，在地球上用一個(gè)功率100吉瓦（十億瓦）的激光發(fā)射網(wǎng)絡(luò)足矣。按照計(jì)劃的初步計(jì)算，發(fā)射3分鐘激光就能把這個(gè)微型探測器加速到光速的20%，之后它將進(jìn)入行星際空間；半小時(shí)內(nèi)，它就能飛出火星軌道；發(fā)射次日，它能到達(dá)冥王星軌道（新視野號(hào)探測器到達(dá)這一地區(qū)用了近20年）……20 年后，它將進(jìn)入半人馬座α恒星系統(tǒng)。

盡管聽起來充滿未來主義，但在許多觀察家看來，這一計(jì)劃是可信的。一方面，帆動(dòng)力航行已經(jīng)在太陽系中得到驗(yàn)證。2010年，日本“伊卡洛斯”號(hào)探測器成功展開了邊長14米的太陽帆，靠著太陽光子的壓力在太空中航行。另一方面，探測器微型化的工作也已在美國國家航空航天局展開。這甚至是航天領(lǐng)域的最新革命之一：不再用幾十噸重、制造和發(fā)射成本高昂的傳統(tǒng)衛(wèi)星執(zhí)行任務(wù)，而是用幾千克的小型飛行器（立方體衛(wèi)星）。有幾十顆此類衛(wèi)星已進(jìn)入軌道，另外還有很多顆正在準(zhǔn)備之中。例如，一顆僅重12千克的太陽帆立方體衛(wèi)星將在2018年執(zhí)行小行星開發(fā)計(jì)劃的首次探路任務(wù)；另一顆將展開80平方米的太陽帆，以進(jìn)入繞月軌道……帆動(dòng)力航行，減輕衛(wèi)星質(zhì)量，使制造過程標(biāo)準(zhǔn)化，一次發(fā)射數(shù)十顆小型模塊衛(wèi)星，這將是未來太空旅行的方法?！巴黄茢z星”計(jì)劃只是抄襲了這一概念，并把它推向極致。

科學(xué)家計(jì)劃研發(fā)10年，建造10年，航行21年，數(shù)據(jù)傳送4年…… 如果一切順利，2057年人類探測器將首次進(jìn)入另一個(gè)行星系。2061年它傳回的首批圖像將出現(xiàn)在地球所有媒體的頭條位置。2061年，這幾乎是近在眼前了呀！

人人都關(guān)注著半人馬座α星，終于到了能夠考慮前去探索它的時(shí)刻。人們終于有可能從近處觀察系外世界，觸摸它，感受它。終于有一項(xiàng)太空任務(wù)能為地球人提供一個(gè)真實(shí)的對照物了——自20年前首次發(fā)現(xiàn)系外行星以來，對系外世界的各種藝術(shù)化的想象已填滿了我們的腦海。當(dāng)然，還有對發(fā)現(xiàn)外星生命的期待……人類的首次星際旅行已不再是夢！