霍金第二条微博中的“突破摄星”是个什么计划？

突破摄星将在一个小时内到达火星（现在需要九个月），一天就能到达冥王星（新视野号耗时9年），20年就能航行至远离地球4.37光年的半人马座阿尔法星。...

There are no greater heights to aspire to than the stars.

——Stephen Hawking

人类的历史就是一部关于大跃进的历史——从横跨海洋，征服天空，到探索太空。自阿波罗11号的月球探测器以来，人类不断的往行星、彗星、甚至是星际空间发射飞船。

但是基于目前的火箭推进技术，如果我们想要航行到离我们最近的一颗恒星“半人马座阿尔法星”（离地球4.3光年远）大约需要3万年。而这样的局面已然被打破了，如果你看过《太阳帆：航行至银河系最遥远的地方》就应该知道，利用光压作为推动力，理想情况下光帆可以在星系内无限的航行。但是昨天，霍金在微博上宣布的“突破摄星”计划更为振奋人心，由于光帆采用的太阳光还是太过微弱，突破摄星将采用的是激光推动。



俄罗斯亿万富翁尤里•米尔纳和霍金启动“突破摄星”计划。

嗯，没错，昨天在各大媒体的依然是那位鼎鼎大名的霍金！除了其对黑洞的突破性研究，他最著名的是《时间简史》，同时还高额悬赏过外星人，办过时间旅行派队，与基普索恩的频频打赌，出演过《生活大爆炸》、《星际迷航》等等。现在，他又玩起了微博，粉丝在短短两天内即将突破300万。先来看下他的第二条微博说了些什么引起了如此大的轰动：



正如霍金所说的，“突破摄星”计划把旅行去半人马座阿尔发星的时间从3万年瞬间缩短为20年！这意味着在未来我们或许很快就能看到离我们最近一颗恒星的高清面目，并且我们也有机会更近距离的探索在该恒星中的行星系统。理论上而言，在该恒星系统中，有很大的概率存在着类似地球的行星（类地行星)。但是，由于在近轨道缺乏类似木星的行星，因此减少了类地行星的可能。



艺术描述的半人马座阿尔法星，以及围绕着它旋转的类地行星。（© ESA）

我们知道该恒星系统大约比太阳老300万年，这就给潜在的可宜居行星更长的时间去诞生和演化生命。在接下来的二十年，地面和太空望远镜将搜索半人马座阿尔法星是否拥有行星，如果有，将进一步确认它们的大小，质量，大气成分，以及生命的信号。

如果更幸运的，该恒星系统的确有类地行星的存在，突破摄星将近距离的拍摄该行星的高清图片，以及它地表的特征，比如大陆或者海洋。

好吧，我们来看看“突破摄星”到底是怎么运作的？看起来很简单，但是要要解决的技术性问题却远不那么简单，但是该计划并没有背离基础科学原理。请先看如下视频：

从视频中可以看到，这项任务依赖于研发出一台纳米飞行器——一台质量为克级的自动化太空探测器——并且通过光束把它推动到五分之一的光速。

这台克级的纳米飞行器主要由两个部分组成：

• 芯星片：摩尔定律使微电子元件的尺寸不断的缩小。这使制作克级的晶片成为可能，芯星片携带有摄影机、光子推进装置、动力系统、导航和通讯设备，组成一个全方位功能性的太空探索器。
• 光帆：随着纳米技术的不断发展，我们得以制作越来越薄和轻的超材料，因此这使制作米级光帆成为可能，帆的厚度不超过几百个原子，质量为克级。

回到地球上我们在视频中看到一个巨大的激光束阵列，向天空发射，并聚集在一起产生产生1000亿瓦推动光帆，这将使光帆加速到10亿英里每小时。这样的速度一个小时内就可以到达火星（现在需要九个月），一天就能到达冥王星（新视野号耗时9年），一个星期就可以实现星际旅行。目前只有旅行者一号航行到太阳系外的星际空间，如果旅行者在我们人类离开非洲的时候就从地球发射，那么它现在差不多已经到达半人马座阿尔法星。



如果我们成功了，我们将不仅仅只是仰望星空，这次，我们将能够到达其它的恒星。

另一方面，当地球上发射出如此强大的激光束的时候，这样的亮度在宇宙尺度上都是可见的。该团队希望这样的信号能被其它的高等文明所发现。这也是该计划的一个重要目的，希望未来我们可以知道“在宇宙中，我们是否孤独？”

虽然目前还有一系列的技术问题需要突破，但正是这些挑战使人类不断的进步。正如霍金所说的：“是什么使人类独一无二？我想是因为我们不断的在超越我们的极限。引力把我紧紧地束缚在地面上，而我刚刚飞到了美国。我失去了的声音，但是我仍然可以交流。我们是如何超越这些极限的？我想是因为我们不断的思考以及不畏挑战的精神。”

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