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“突破星击”太空计划:激光推进的纳米太空船探访半人马座阿尔法星系

距离地球4.37光年,在南半球夜空中闪耀着蓝色光芒的,是一个三合星系统。 PHOTOGRAPH BY ESO

距离地球4.37光年,在南半球夜空中闪耀着蓝色光芒的,是一个三合星系统。 PHOTOGRAPH BY ESO

(神秘的地球uux.cn报道)据美国国家地理(撰文:Nadia Drake 编译:石惠中):史蒂芬·霍金(Stephen Hawking)站台的这项计划:雷射光束推进纳米太空船至半人马座阿尔法星系(Alpha Centauri),仍有一堆问题待解决。

俄罗斯亿万富豪米尔纳(Yuri Milner)欲探索太阳系邻居,除了砸下重金,还找来物理学家史蒂芬·霍金,联袂进行一项名为「突破星击」(Breakthrough Starshot)的太空计划。这里头到底有什么名堂?就让我们一起看下去。

纳米太空船如何完成任务?

任务目的是传送邮票般大小的太空船到距离地球最近的星系──半人马座阿尔法星系(Alpha Centauri,亦称南门二)。这些纳米太空船,或是星型晶片,搭载摄影机、光子推进器、导航和通讯设备等矽谷咖专精的玩意儿。每艘纳米太空船会张开约1公尺宽的超薄雷射帆,由光束推动前进。

等等,雷射帆又是什么?

宇宙如此浩瀚,为了让星际之旅更加顺利,太空船需要调整到适合由光速推进的碎片大小。 「突破星击」并非藉由太阳光帆航行,而是透过地表发出高达1千亿瓦特的雷射阵列,以20%光速推动纳米太空船前进。就算这已经够快了,但仍需花上近20年的时间才能抵达半人马座阿尔法星系;之后拍下一些太空照片,再传回地球。

如果纳米太空船途中发生碰撞呢?

就算是擦撞到榖粒般大小的碎屑,情况可能都很糟,例如全毁。但太空还蛮空旷的,研究团队认为碰撞的机率非常渺茫。

太棒了!什么时候会传回第一张影像呢?

很难说,可能几十年后才会真的发射太空船。目前还在构思阶段。这是1亿美元的赌局;若无资源挹注,「突破星击」只会沦为纸上谈兵。这项发射任务最终会是一场数十亿元的冒险计划。

为何对半人马座阿尔法星系孤注一掷?

前进该星系只是太空探索的第一步,因为它离我们仅4.37光年之遥。半人马座阿尔法星是一个三合星系统。比邻星(Proxima Centauri)距离地球最近──4.24光年,属于红矮星。至于另外两颗(半人马座α星A、半人马座α星B)为双星系统,环绕周期约为80年。

有其他星体绕着半人马座阿尔法星系运行吗?

可能。 2012年时,科学家宣称发现疑似有颗星球绕着半人马座α星B运转。可惜在反覆观察一段时间后,找不到早先发现的引力作用,关于这颗谜样星球存在的证据似乎消失了。

夜空中可见半人马座阿尔法星吗?

一定可以。如果人在南半球,肉眼便能看到南十字星外围的耀眼蓝星,便是人马座阿尔法星系。它是全天空中第三亮的恒星,属于半人马座的一部分。因为位置太过南边,所以大部分的北半球都看不到。但如果配合天时地利,北纬30度以南还是能瞥见其身影。

纳米太空船舰队如何找到半人马座阿尔法星系?

团队任务艰巨。初期阶段,晶片以时速约1.5亿公里的速度掠过宇宙,所见影像可能只是超大亮斑。团队预计研发高速成像的光学技术,但如果找不出解决之道,传回来的只会是一些很炫的失焦照,而且耗时甚久;毕竟世界上没有比光速更快的东西,至少要等四年才能收到来自星星的照片。

难道不能把事情简化,直接在太空中用雷射阵列吗?

由于美国物理学家兼科幻作家罗伯特·佛尔德(Robert Forward)几十年前就提出这概念,所以原本就计划这么做。佛尔德早期致力研究在太空中使用雷射阵列加速太空船航行;不像从地表上发射,会被大气层吸收而成效不佳。

但该计划还是打算从地面发出雷射阵列而非透过太空,以避免天价耗费和政策麻烦。目前团队将采用一套天文学家广泛采用的「光学调整」(adaptive optics)系统,可修正大气层造成的扰动。为了强化讯号,该计划针对在高海拔干燥地区「摆阵」的费用进行评估,像是智利的阿他加马沙漠。

这计划对于地球人拜访邻居真的有用?

也许有!如果研究团队能顺利执行,以光速五分之一的速度发送这些纳米太空船到太阳系内任一点,例如土卫二和冥王星,只需一到三天即可抵达。这将是继「新视野号」无人太空船长程航行近十年、终获冥王星影像后,又一重大突破。





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