04.12 前沿科技解讀丨飛向半人馬座

飛向半人馬座

半人馬座α恆星系統

鬱鬱蔥蔥的世界裡,巨大的野獸漫步在叢林中,翼手龍類的動物在天上飛翔。一種有意識、皮膚呈藍色的類人物種在此慢慢進化。或許在2061年,人類能有幸目睹到科幻小說中描述的這一場景。

前沿科技解讀丨飛向半人馬座

目標,飛臨探索恆星

2016年4月13日8點8分,著名天體物理學家史蒂芬·霍金在紐約發佈了一條微博,宣佈將啟動一個超級科研項目:建造一個激光推進的微型星際飛行器,預計最快用20年時間抵達離太陽系最近的半人馬座α恆星系統。而這距離霍金在中國開通微博剛剛才一天。

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近年來,開普勒太空望遠鏡發現了數千顆太陽系系外行星,它們距離地球幾十甚至幾百光年。我們能探測到,卻永遠見不到。至於什麼時間拜訪它們?天文學家的最高期望就是儘量利用手邊那一丁點兒數據, 猜測它們的運行規則和氣候特徵。不過,太陽系有一個近鄰,與我們的世界既不相同,又很相似。它的名字是半人馬座α恆星系統。

從概率上看,半人馬座α恆星系統中與太陽類型相同的恆星數幾乎為零。然而科學家發現半人馬座α恆星系統中至少擁有:2顆太陽,還有1顆小型紅矮星……3顆恆星。它距離地球僅4.22光年,或許還有行星甚至上面存有生命。這是我們能夠企及的另一個世界嗎?有可能真的拜訪那裡嗎?

“突破攝星”計劃?

史蒂芬·霍金宣佈的這一超級科研項目,又稱“突破攝星”計劃。很多科學家認為這一計劃尚屬於科幻範疇,主要是因為其涉及的距離過於遙遠。半人馬座α星距離地球4.22光年,即近40萬億千米。到目前為止,已發射的速度最快的宇宙飛船是美國-德國聯合建造的太陽神號探測器,其速度為25萬千米/小時。若以此速度計算,到達這顆距離太陽系最近的恆星需要1.8萬年。想要在一個人的生命週期內到達那裡,宇宙飛船就必須達到與光速相近的速度,如果速度能夠達到光速的10%,那麼就可能在44 年左右到達半人馬座α 星。

若要實現如此快的速度,所需要的能量是巨大的,即便是對於一個質量相對較輕的探測器也是如此。因為在加速度異常大的情況下,即需要大量燃料,因而要將探測器上的大光帆做得像羽毛一樣輕,再通過地球上高強度的激光陣列將其速度提升到光速的20%以上。這便是俄羅斯互聯網巨頭兼億萬富翁尤里·米爾納最近擺下的賭局:他出資1億美元建造一臺能夠抵達半人馬座α恆星系統的探測器。有了這1億美元,人們毫不懷疑科學家將跨過衛星微型化的難關。許多必備的技術已經存在,只需進行改造。

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半小時飛越火星

前沿科技解讀丨飛向半人馬座

▲半人馬座α 星A、半人馬座α 星B靠得很近,是一個雙星系統

規劃者的設想是利用納米技術、微電子和光電技術的進步成果,設計一臺郵票大小的探測器。這塊芯片可以整合攝像頭、推進器、通信和導航設備,全部成本相當於一臺智能手機!完全不必建造巨大的軌道激光發射器,在地球上用一個功率100吉瓦(十億瓦)的激光發射網絡足矣。按照計劃的初步計算,發射3分鐘激光就能把這個微型探測器加速到光速的20%,之後它將進入行星際空間;半小時內,它就能飛出火星軌道;發射次日,它能到達冥王星軌道(新視野號探測器到達這一地區用了近20年)……20年後,它將進入半人馬座α恆星系統。

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▲尤里(左)與霍金(右)

儘管聽起來充滿未來主義,但在許多觀察家看來,這一計劃是可信的。一方面,帆動力航行已經在太陽系中得到驗證。2010年,日本“伊卡洛斯”號探測器成功展開了邊長14米的太陽帆,靠著太陽光子的壓力在太空中航行。另一方面,探測器微型化的工作也已在美國國家航空航天局展開。這甚至是航天領域的最新革命之一。

不再用幾十噸重、製造和發射成本高昂的傳統衛星執行任務,而是用幾千克的小型飛行器(立方體衛星)。有幾十顆此類衛星已進入軌道,另外還有很多顆正在準備之中。例如,一顆僅重12千克的太陽帆立方體衛星將在2018年執行小行星開發計劃的首次探路任務;另一顆將展開80平方米的太陽帆,以進入繞月軌道……帆動力航行,減輕衛星質量,使製造過程標準化,一次發射數十顆小型模塊衛星,這將是未來太空旅行的方法。“突破攝星”計劃只是抄襲了這一概念, 並把它推向極致。

科學家計劃研發10年,建造10年,航行21年,數據傳送4年……如果一切順利,2057年人類探測器將首次進入另一個行星系。2061年它傳回的首批圖像將出現在地球所有媒體的頭條位置。2061年,這幾乎是近在眼前了呀!

人人都關注著半人馬座α 星,終於到了能夠考慮前去探索它的時刻。人們終於有可能從近處觀察系外世界,觸摸它,感受它。終於有一項太空任務能為地球人提供一個真實的對照物了——自20年前首次發現系外行星以來,對系外世界的各種藝術化的想象已填滿了我們的腦海。當然,還有對發現外星生命的期待……人類的首次星際旅行已不再是夢!

中國科協各級組織要堅持為科技工作者服務、為創新驅動發展服務、為提高全民科學素質服務、為黨和政府科學決策服務的職責定位,推動開放型、樞紐型、平臺型科協組織建設。接長手臂,紮根基層,團結引領廣大科技工作者積極進軍科技創新,組織開展創新爭先行動,促進科技繁榮發展,促進科學普及和推廣,真正成為黨領導下團結聯繫廣大科技工作者的人民團體,成為科技創新的重要力量。——習近平


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