让每个镜头,都记录精彩星际旅行几乎是每个孩子的幻想，也是科幻的一大主题，大胆地去探索一个从没有人去过的星球似乎非常地奇幻。而在现实中，随着火箭和太空探测器的发展，我们也会去思考一个问题：星际殖民可以实现吗？或者说，在这个遥远的梦想之前，我们是否可以向遥远的行星发射探测器，看看那里有什么。
图片来源：行星宜居性实验室，波多黎各大学阿雷西博分校
实际上，星际旅行在技术上是可行的，因为没有哪个物理定律可以禁止它。但这并不说明它不难，也不说明它在这个世纪就可以实现。星际旅行是非常麻烦的。
飞出太阳系的远航
某种程度上来说，人类现在已经达到星际探索的阶段了。目前已经有几个探测器正在远离太阳系，并且永远不会回来了。NASA的先锋计划，旅行者计划，和新视野计划（又称新地平线）的探测器已经开始了它们漫长的旅程。旅行者探测器现在已经处在太阳系边界之外，此边界是由太阳风粒子所及的范围定义的，在此边界之外，太阳风粒子与来自银河系的其他粒子相比数量较少。
旅行者1号和2号探测器已经处在太阳系之外（图中央偏右），椭圆所示为太阳风层，被定义为太阳系的边界。图源：NASA
现在我们有了星际探索的探测器，它们的速度大概为每小时数万英里，听上去很快。但它们并没有朝着某个特定的恒星前进，因为之前的任务设定只是探索太阳系内的行星。如果某个探测器能够到达离我们最近的恒星比邻星（距我们约4光年），那也是8万年以后的事了。
NASA应该不会支持这个项目8万年，而且，当这些飞行器走过一半路程的时候，它们的核能电池就会没电，它们就会变成一块在空间中穿梭的废铁。这虽然不是无意义地向星际空间中扔垃圾，但可能也不是你想象中的星际航行。
新视野号轨迹
高速飞行器
为了使星际航行更合理，探测器必须飞得更快，至少是光速的十分之一左右。在这样的速度下，它能够在几十年里到达比邻星，然后在几年后发回图像，发射探测器的科学家也许还有可能在有生之年看到这些图像。
但达到这个速度需要相当大的能量。一种方法是在飞行器上装载很多燃料，但过多的燃料也增加了质量，使它更难被加速。有些核动力飞行器的设计，尝试的就是这种方法，但这就好像把成千上万的原子弹塞到一个火箭里一样不靠谱。也许更有希望的一种想法是，携带一定量的能源，然后在旅程中通过其他方法把能源转移给飞行器。比如使用激光，激光辐射可以用来在远距离上传输能量，飞行器如果能接收到这些能量，就能够继续前行。
突破摄星计划想象图，以激光照射光帆驱动飞行器。图源: scitech europa
这就是突破摄星计划的主要构想，这个计划的目的是设计一个能够在几十年内抵达最近的恒星的飞行器。计划的大致内容是，建造一个100千兆瓦功率的巨大激光器，把激光射向地球轨道上的飞行器。这个飞行器需要配备一个巨大的高反射率太阳帆，当激光照射到太阳帆上并被反弹的时候，光子的动量反向，由于动量守恒，飞行器就获得了向前的动量。如果我们持续用这个激光照射飞行器10分钟，并且希望它达到10分之一光速，那么这个飞行器的重量只能在一克左右。你没有看错，这基本只是一个回形针的重量。
物理学家史蒂芬·霍金与投资人尤里·米尔纳共同宣布了突破摄星计划正式启动
蚂蚁的太空船
100千兆瓦的激光器本身就比现存功率最大的激光器还高出好几个量级，为了让你感受一下这个量级，100千兆瓦基本就是全美国所有核电站的总容量。
突破摄星计划激光阵列想象图，图源：sciencemag
至于飞行器，它只能像回形针一样重，但又必须包括摄像机，电脑，电源，电路系统，外壳，一个能够与地球交流的天线，以及太阳帆。
太阳帆必须接近100%的反射率，因为激光器的功率过于巨大，即使它只吸收激光的一小部分能量，它的温度也会急剧升高，直接融化掉，对飞行器来说极为不利。
一旦加速到光速的十分之一，真正的旅程就开始了。在40年之内，这个飞行器都必须要经受住来自星际空间的考验，它会被很多高速尘埃颗粒撞击。如果尘埃颗粒很小，在高速下它们就会造成极大的伤害。还有来自太阳或遥远超新星的宇宙射线（高能粒子），它们在整个旅程中不断轰击飞行器，可能会损毁它精细的电路系统。
突破摄星计划能够实现吗？理论上来说可以。就像前面说的那样，没有一条物理定律能够推翻这个计划的任何一部分，但这并不意味着它不难，在我们现有的技术水平下，或者未来有可能达到的水平下，甚至可能无法实现。人类真的能够制造如此小如此轻便的飞行器吗？能够制造如此大功率的激光器吗？飞行器能够胜任深空中的诸多挑战吗？这些问题的答案并非简单的“能”与“不能”，真正的问题是，人类是否真的愿意花费重金去探寻它们的可能性。
参考资料
1.Wikipedia百科全书
2.天文学名词
translate: xeno
author: Paul Sutter - Astrophysicist
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