保證散熱給一個(gè)物體簡(jiǎn)單粗暴地提供大量的能量 ， 使其達(dá)到極高的速度 ， 不是什么難事 。早在1957年8月 ， 美國(guó)在核試驗(yàn)項(xiàng)目Plumbbob行動(dòng)中進(jìn)行地下核試驗(yàn)時(shí) ， 一個(gè)鋼質(zhì)井蓋就被核彈炸上了天 。科學(xué)家估計(jì)這個(gè)井蓋的速度超過(guò)每秒66千米 ， 甚至有人懷疑它早于蘇聯(lián)的斯普特尼克1號(hào)（于當(dāng)年10月4日進(jìn)入太空） ， 是人類(lèi)第一個(gè)送入太空的物體 。不過(guò)后來(lái)的分析顯示 ， 這個(gè)井蓋很可能因?yàn)檫^(guò)熱 ， 在飛出地球大氣層之前就已經(jīng)氣化了 。
當(dāng)然 ， 這樣的激光光帆要承受的能量是太陽(yáng)光帆的數(shù)百萬(wàn)倍 。如果不做好光帆的散熱 ， 那為光帆提供動(dòng)力的激光源就妥妥變成了一個(gè)激光武器 ， 而光帆就會(huì)像那個(gè)被核彈轟擊的井蓋一樣 ， 瞬間被摧毀 。
這就是加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校（UCLA）副教授阿斯瓦特·拉曼（Aaswath Raman）團(tuán)隊(duì)考慮的事情 。在發(fā)表于《納米快報(bào)》的一篇論文中 ， 研究團(tuán)隊(duì)提出了一種“光子晶體設(shè)計(jì)”的方案 。他們認(rèn)為 ， 光帆必須由許多較小的織物組成 ， 織物的排列必須和廣泛熱輻射的波長(zhǎng)相匹配 。而對(duì)于單塊織物 ， 其上還必須均勻分布著和入射激光波長(zhǎng)相匹配的孔洞 。這樣 ， 光帆就能在獲得足夠動(dòng)量的同時(shí) ， 還能充分散熱 ， 避免熔化、解體 。團(tuán)隊(duì)成員表示 ， 他們未來(lái)將小規(guī)模制造這樣的結(jié)構(gòu) ， 并用高功率激光驗(yàn)證設(shè)計(jì)的可行性 。
不過(guò) ， 所有人都表示 ， 想要真的實(shí)現(xiàn)實(shí)用的、能達(dá)到20%光速并運(yùn)送一顆芯片的光帆 ， 可能還需要幾十年的時(shí)間 。不過(guò)至少 ， 已經(jīng)有人證明 ， 激光光帆在原理上是可行的 。巴加廷教授表示：“幾年前 ， 就算是做一些理論上的工作都被認(rèn)為是不著邊際 ?，F(xiàn)在 ， 我們不僅有了設(shè)計(jì)方案 ， 并且所用的材料還是在實(shí)驗(yàn)室中實(shí)際可用的材料 ?！?br /> 其實(shí) ， 對(duì)于星際旅行技術(shù)的發(fā)展倒也不必非常悲觀 。畢竟在1903年 ， 你問(wèn)剛剛實(shí)現(xiàn)動(dòng)力受控飛行的萊特兄弟 ， 讓他們暢想未來(lái) 。恐怕他們?cè)趺匆膊粫?huì)想到 ， 僅僅60多年后 ， 阿姆斯特朗就在月球上踩下了人類(lèi)的一大步 。人類(lèi)登月到現(xiàn)在的50多年間 ， 雖然人類(lèi)在航天技術(shù)上的進(jìn)展雖然看起來(lái)沒(méi)有冷戰(zhàn)期間那般瘋狂 ， 但從整體上看 ， 科學(xué)從未停下它前進(jìn)的腳步 。
從這個(gè)角度來(lái)看 ， 星際旅行、激光光帆、20%光速、20年抵達(dá)比鄰星 ， 這些充滿科幻色彩的名詞 ， 似乎也不那么遙遠(yuǎn)了 。
撰文：王昱
審校：白德凡
參考鏈接：
https://voyager.jpl.nasa.gov
https://www.planetary.org/sci-tech/lightsail
https://secure.planetary.org/site/SPageNavigator/mission_control.html
https://www.eurekalert.org/news-releases/943728
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.1c03272
https://en.wikipedia.org/wiki/Operation_Plumbbob
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.1c03273
http://www.xinhuanet.com/techpro/2021-04/30/c_1127394313.html

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