以激光为动力、推动所谓的“纳米飞行器”在宇宙中穿行。

据国外媒体报道，研究人员发现，迪斯科舞厅的闪光灯球也许将成为星际旅行的关键所在。目前该领域的大多数研究项目，如亿万富翁尤里·米尔纳(Yuri Milner)与史蒂芬·霍金(Stephen Hawking)以及马克·扎克伯格(Mark Zuckerberg)共同开创的“突破摄星”项目，都把研究的重点放在了“光帆”上，希望能利用这种技术开展长距离飞行。

但研究人员指出，与光帆相比，球状结构的效率也许要高得多。按照该计划，微型探测器的飞行速度将达到光速的五分之一。这样一来，一枚星际探测器只需20年时间就能飞到距离我们最近的恒星了，并在到达之后给我们传回各种有意思的照片。要实现这一点，可以用地球上发出的高能激光束推动探测器前进，而如果探测器被做成球形，便能达到最高的效率。

“我研究了别人提出的光帆计划，发现这些方法实行起来都不稳定。”哈佛大学突破摄星项目的咨询委员会成员之一扎克利·曼彻斯特(Zachary Manchester)指出，“但我发现，如果把帆做成球形，就会很稳定了，而且外形也十分优雅。”这只“太空球”看起来就像在宇宙中穿行的迪斯科舞厅闪光球一样，探测器则被藏在其内部。当激光束击中它那薄薄的、镜子一般的外壳时，光束就会反弹回来，同时推动探测器前进。瞄准中心部位的激光束最弱，瞄准外缘部位的则最强。这样一来，如果探测器稍微偏离了轨道，激光束就会变强，使其稳定下来。

“我们对光帆靠激光推动时的稳定程度进行了分析，”研究人员在论文中写道，“这些帆是圆锥形的，并且采用了高斯激光束，但研究显示，它们总的来说都不太稳定。因此，我们提出了一种更稳定的光帆形状和光束模式。如果采用球形的外壳，我们便不需要进行实时反馈控制了。”该研究团队还开展了完整的三维光线追踪模拟，对他们的分析结果进行了验证。

不过他们也承认，这一方案同样存在一些问题。“这一方案耗资巨大，而且需要做大量研究，但我认为最终还是有可能实现的。”

进入轨道之后，这些微型飞船就会展开帆板，由地球上发射的激光束推动前进。

“地球是一个绝妙的地方，但它也许无法永世长存。”史蒂芬·霍金指出，“我们迟早要向外太空求援。在这段征程中，突破摄星项目就是令人激动的第一步。”

今年年初，史蒂芬·霍金与俄罗斯亿万富翁尤里·米尔纳以及马克·扎克伯格联手，共同开展迄今为止最具野心的外星人搜索活动。这项名叫“突破摄星”的项目价值1亿美元，主要任务是以激光为动力、推动所谓的“纳米飞行器”在宇宙中穿行。它们将用20年时间，飞向距地球4.37光年(约合40万亿公里)之外的半人马座阿尔法星恒星系，在那里寻找外星生命。

“历史上头一次，我们能做的不仅是抬头凝视夜空中的繁星，还能真正地触及到它们。”尤里·米尔纳说道。每一枚“星际帆船”上都将装有一台摄像机，以及一台内置GPS导航装备，用来在深空中寻找可能宜居的星球。“55年前的今天，尤里·加加林(Yuri Gagarin)成为了进入太空的第一人。而今天，我们即将进行下一次重大飞跃。”

“地球是一个绝妙的地方，但它也许无法永世长存。”史蒂芬·霍金指出，“我们迟早要向外太空求援。在这段征程中，突破摄星项目就是令人激动的第一步。”利用激光束、光帆和迄今为止重量最轻的航天器，只需要再过一代人的时间，我们便能开展一次飞往半人马座阿尔法星的任务了。”

这项价值1亿美元的研究项目计划使用光束推动超轻的纳米飞行器、使其以五分之一光速的速度飞行。该项目要想顺利开展，还需要对这一概念做出进一步确认。米尔纳指出，这些飞行器只需约20年时间便能抵达半人马座阿尔法星，还披露称马克·扎克伯格如今也加入了该项目之中。这些航天器将拍摄半人马座阿尔法星恒星系(距地球最近的恒星系)中的行星照片，并收集其它科学数据。据研究人员估计，我们很可能会在半人马座阿尔法星的三恒星系统的宜居带中找到类地行星。

“我们要为这次新的伟大飞跃尽全部力量，因为我们是人类，飞翔是我们的天性。”该项目将由NASA阿姆斯研究中心(Ames Research Center)的前任主管皮特·沃登(Pete Worden)领导，并由世界顶尖的科学家和工程师组成的委员会建言献策。“我们从东方号(前苏联制造的宇宙飞船)、旅行者号、阿波罗号和其它伟大任务中汲取了很多灵感。”沃登表示，“如今是时候开启星际旅行的新纪元了，但要想实现它，我们必须脚踏实地才行。”

半人马座阿尔法星恒星系距我们约4.37光年(约合40万亿公里)。就算是现在最快的太空飞船，也需要约3万年时间才能飞到那里。突破摄星项目希望弄清的是，如果把重量仅为数克重的迷你飞船连接在帆板上，然后用激光束来加速，能否把它们的飞行速度提高到上述速度的一千倍。而这也引起了硅谷对空间旅行的重视，并从21世纪之初，便对特定技术领域做了大量投资。

图为从一段视频中截取的静态图片，图中内容是一组相位阵列激光发射器，可以被用在突破摄星项目中。

图为从一段视频中截取的静态图片，图中内容是一组相位阵列激光发射器，可以被用在突破摄星项目中。

这些纳米飞船的重量可以用“克”来衡量，由“星芯”(Starchip)和“光帆”(Lightsail)两个主要部分组成。“星芯大约只有邮票那么大，不过要更厚一些。它可以进行大批量生产，造价和iPhone差不多。”米尔纳介绍。激光器由多个模块组成，大小可以进行调整。等组装完成、技术成熟之后，每次发射的成本就会降低到几十万美元。

不过，研究和设计工作预计要持续多年才能完成。这些工作完成之后，最终任务的预算也将与目前最大的科学试验预算相差无几。在他们提出的系统设计中，关键要素所需的技术要么已经问世、要么按照合理预测、即将被研发出来。他们设计的激光推进系统规模已经远远超出了目前所有的模拟任务。

该项目的未来还需要世界各国的广泛合作和大力支持。同时，飞船发射也需要获得所有相关政府和国际组织的批准。随着星际旅行所需的技术日益成熟，还将出现很多可能的情况，例如，据天文学家估计，半人马座阿尔法星系的宜居带中很可能存在类地行星；此外，许多地面上或太空中使用的科学设备正处于研发和改进之中，不久便能对附近恒星周围的行星展开辨析了。

一项与之独立的“突破倡议”项目(Breakthrough Initiative)将对上述项目中的一部分提供支持。突破摄星将设立研究补助项目，并吸引更多资金，为相关科学与工程研发项目提供支持。

在飞船上安装太阳帆、利用太阳风提供动力这一理念最早是由已逝的天体物理学家卡尔·萨根(Carl Sagan)于40年前提出的。他的理论指出，太阳帆可以让宇宙飞船的飞行速度远远超出利用传统燃料所能达到的速度，从而使行星际、甚至星际旅行变得更加可行。

该技术的最新版本包含四片由迈拉聚脂薄膜(mylar)制成的三角形帆板，组合成一块矩形。它可以把“立方星”微型卫星(cubesat)送入距地球地面800公里高的轨道。部署完成之后，该太阳帆的总面积将达到32平方米。

图为尤里·米尔纳与史蒂芬·霍金和弗里曼·戴森教授一起，展示“星芯”的原型产品，这艘迷你宇宙飞船将使星际旅行变为现实。

在飞船上安装太阳帆、利用太阳风提供动力这一理念最早是由已逝的天体物理学家卡尔·萨根(Carl Sagan)于40年前提出的。虽然尚未得到证实，但该项目很可能会采用行星协会组织研发的“光帆”技术(如图所示)。

美国行星协会组织近日发布了一段视频，记录了在帕萨迪纳黄道公司(Ecliptic Enterprises Corporation)开展的一次太阳帆部署测试。今年5月20号，“光帆1号”(LightSail 1)搭载联合发射联盟公司的Atlas V型火箭，从佛罗里达州的卡纳维拉尔角发射升空。它运载了三颗“立方星”卫星(一种发射成本相对较低的微型航天器)。

“光帆1号”的核心部位总重约10千克，高度和宽度分别只有30厘米和10厘米，和一块面包的大小差不多。而在它底部的四条边上，还有一块“折叠”起来的、巨大的太阳帆板。该帆板展开后面积约为32平方米，由一种名叫“迈拉”(Mylar)的高反射性材料制成。帆板厚度只有4.5微米，仅为垃圾袋厚度的四分之一。

当帆板展开之后，太阳发出的光子便会击中帆板，并推动它前进，就像地球上风推动船帆前进一样。光子产生的推力极为微弱，比把一张纸托在手掌上的力还要弱，但理论指出，这些力会逐渐累积起来，最终使飞船的速度达到很高的水平。

米尔纳已经在寻找地外智慧上花了数十年时间，而此次最新项目也是其中的一部分。他身价达29亿美元(约合195亿人民币)，此前就和霍金展开过合作。2015年7月，他们共同宣布了一项名叫“突破聆听”( Breakthrough Listen)的项目，计划通过该项目来寻找外星生命。

沃登指出，在不远的将来，突破聆听项目将能够观测到距地球25光年范围内的所有恒星。“在过去的五年间，我们已经发现了很多位于恒星宜居带中的行星。”突破倡议官网上这样写道。“根据已发现的宜居行星数量可以估算得出，光是银河系中的宜居行星就还有数十亿之多。而在宇宙的可见范围内，还有数千亿个不同的星系。但我们对地外生命仍然一无所知。我们真的是独一无二的吗？宇宙中是否还有别的智慧生命呢？”

“这是我们面临的最重要的问题之一，而只有科学才能给出答案。”(叶子/新浪科技)

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