太陽帆就是這樣的航天器 。我們都知道 , 光具有粒子性 , 光子是帶有動(dòng)量的 。所以 , 太陽系內(nèi)陽光所及之處 , 都被太陽施加了一個(gè)推力 。如果我們張開一張很大的反光膜 , 就能“白嫖”太陽光子的動(dòng)量給航天器加速 。實(shí)際上 , 已經(jīng)有人這樣做了 。2019年6月25日 , 獵鷹重型火箭搭載LightSail 2發(fā)射升空 , 這個(gè)航天器在當(dāng)年7月23日展開了自己的太陽帆 。盡管在部署之后 , LightSail 2由于配平等原因隨機(jī)翻滾了很久 , 但團(tuán)隊(duì)最終還是讓它按計(jì)劃工作了起來 。最終 , 他們成功測到了LightSail 2被陽光推動(dòng)的證據(jù) 。
LightSail 2示意圖 , 它可以從陽光獲得0.058mm/s2的加速度 。圖片來源:The Planetary Society
不過 , 陽光的力量還是太微弱了 。這樣微弱的力別說用來做星際航行 , 它連700千米高空的空氣阻力都無法克服 。根據(jù)研究團(tuán)隊(duì)自己公開的數(shù)據(jù) , LightSail 2無法長期維持自己的軌道高度 , 隨著軌道一點(diǎn)點(diǎn)降低 , 它大概會(huì)墜落到地球大氣層中 。
LightSail 2從地球軌道上回傳的畫面 。圖片來源:The Planetary Society
用激光替代陽光畢竟 , 太陽只是無差別地向四面八方輻射能量 , 我們或許可以用更強(qiáng)的激光 , 定向給光帆提供動(dòng)力 。而這 , 就是賓夕法尼亞大學(xué)副教授伊戈?duì)枴ぐ图油ⅲ↖gor Bargatin)團(tuán)隊(duì)的想法了 。巴加廷教授直截了當(dāng)?shù)乇硎荆骸叭绻覀兿胍谟猩甑臅r(shí)間內(nèi)抵達(dá)另一顆恒星 , 那就需要相對(duì)論級(jí)別、接近光速的速度 。”
他們的論文發(fā)表在《納米快報(bào)》上 。根據(jù)論文的描述 , 他們?cè)O(shè)想了一種光帆 。這張光帆直徑大約3米 , 厚度卻僅有100納米 , 質(zhì)量僅1克 ??茖W(xué)家可以從地球上向它發(fā)射激光 , 為其提供動(dòng)力 。就像帆船在大海中航行一樣 , 強(qiáng)大的光壓會(huì)讓光帆呈圓弧形 , 這能讓光帆更好地分散張力 , 減小被撕裂的風(fēng)險(xiǎn) 。光帆的材料則選用氧化鋁和二硫化鉬 , 都是比較容易獲取的材料 。
根據(jù)巴加廷團(tuán)隊(duì)的模擬 , 這張直徑3米左右的光帆 , 能搭載一枚芯片大小的探測器 , 加速到光速的20%左右 。雖然荷載只有一枚芯片 , 聽起來比《三體》中“只送大腦”的“階梯計(jì)劃”還要寒磣 。不過一想到速度能達(dá)到0.2倍光速 , 比三體人的水滴還要快 , 似乎也不難接受了 。
激光強(qiáng)度不同時(shí) , 光帆加速距離和溫度的模擬 。圖片來源:Nano Lett. 2022, 22, 1, 90–96
這個(gè)科幻般的場景是俄國富豪尤里·米爾納突破倡議(Breakthrough Initiatives)的一個(gè)子項(xiàng)目所要達(dá)成的目標(biāo) , 項(xiàng)目名為突破攝星(Breakthrough Starshot) 。2016年 , 史蒂芬·霍金和尤里·米爾納曾一起宣布該項(xiàng)目正式啟動(dòng) 。他們的目的就是建造能20年內(nèi)抵達(dá)比鄰星的探測器 , 因?yàn)樗蔷嚯x我們最近的恒星 。
不過 , 除了距離上的原因外 , 比鄰星的確處在一個(gè)很有趣的系統(tǒng)里面 。就像在《三體》里寫的一樣 , 比鄰星處在一個(gè)三星系統(tǒng)中 , 并且它有一顆名為比鄰星b的行星 。比鄰星b距離比鄰星很近 , 比鄰星的恒星活動(dòng)還非常劇烈 。比鄰星b整顆行星就很容易被比鄰星的耀斑烤焦 。澳大利亞帕克斯望遠(yuǎn)鏡甚至還宣稱在突破聆聽(Breakthrough listen)計(jì)劃中收到過來自比鄰星的神秘射電信號(hào) , 不過這后來被證明是干擾 。
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