04.12 前沿科技解读丨飞向半人马座

飞向半人马座

半人马座α恒星系统

郁郁葱葱的世界里,巨大的野兽漫步在丛林中,翼手龙类的动物在天上飞翔。一种有意识、皮肤呈蓝色的类人物种在此慢慢进化。或许在2061年,人类能有幸目睹到科幻小说中描述的这一场景。

前沿科技解读丨飞向半人马座

目标,飞临探索恒星

2016年4月13日8点8分,著名天体物理学家史蒂芬·霍金在纽约发布了一条微博,宣布将启动一个超级科研项目:建造一个激光推进的微型星际飞行器,预计最快用20年时间抵达离太阳系最近的半人马座α恒星系统。而这距离霍金在中国开通微博刚刚才一天。

前沿科技解读丨飞向半人马座

近年来,开普勒太空望远镜发现了数千颗太阳系系外行星,它们距离地球几十甚至几百光年。我们能探测到,却永远见不到。至于什么时间拜访它们?天文学家的最高期望就是尽量利用手边那一丁点儿数据, 猜测它们的运行规则和气候特征。不过,太阳系有一个近邻,与我们的世界既不相同,又很相似。它的名字是半人马座α恒星系统。

从概率上看,半人马座α恒星系统中与太阳类型相同的恒星数几乎为零。然而科学家发现半人马座α恒星系统中至少拥有:2颗太阳,还有1颗小型红矮星……3颗恒星。它距离地球仅4.22光年,或许还有行星甚至上面存有生命。这是我们能够企及的另一个世界吗?有可能真的拜访那里吗?

“突破摄星”计划?

史蒂芬·霍金宣布的这一超级科研项目,又称“突破摄星”计划。很多科学家认为这一计划尚属于科幻范畴,主要是因为其涉及的距离过于遥远。半人马座α星距离地球4.22光年,即近40万亿千米。到目前为止,已发射的速度最快的宇宙飞船是美国-德国联合建造的太阳神号探测器,其速度为25万千米/小时。若以此速度计算,到达这颗距离太阳系最近的恒星需要1.8万年。想要在一个人的生命周期内到达那里,宇宙飞船就必须达到与光速相近的速度,如果速度能够达到光速的10%,那么就可能在44 年左右到达半人马座α 星。

若要实现如此快的速度,所需要的能量是巨大的,即便是对于一个质量相对较轻的探测器也是如此。因为在加速度异常大的情况下,即需要大量燃料,因而要将探测器上的大光帆做得像羽毛一样轻,再通过地球上高强度的激光阵列将其速度提升到光速的20%以上。这便是俄罗斯互联网巨头兼亿万富翁尤里·米尔纳最近摆下的赌局:他出资1亿美元建造一台能够抵达半人马座α恒星系统的探测器。有了这1亿美元,人们毫不怀疑科学家将跨过卫星微型化的难关。许多必备的技术已经存在,只需进行改造。

前沿科技解读丨飞向半人马座

半小时飞越火星

前沿科技解读丨飞向半人马座

▲半人马座α 星A、半人马座α 星B靠得很近,是一个双星系统

规划者的设想是利用纳米技术、微电子和光电技术的进步成果,设计一台邮票大小的探测器。这块芯片可以整合摄像头、推进器、通信和导航设备,全部成本相当于一台智能手机!完全不必建造巨大的轨道激光发射器,在地球上用一个功率100吉瓦(十亿瓦)的激光发射网络足矣。按照计划的初步计算,发射3分钟激光就能把这个微型探测器加速到光速的20%,之后它将进入行星际空间;半小时内,它就能飞出火星轨道;发射次日,它能到达冥王星轨道(新视野号探测器到达这一地区用了近20年)……20年后,它将进入半人马座α恒星系统。

前沿科技解读丨飞向半人马座

▲尤里(左)与霍金(右)

尽管听起来充满未来主义,但在许多观察家看来,这一计划是可信的。一方面,帆动力航行已经在太阳系中得到验证。2010年,日本“伊卡洛斯”号探测器成功展开了边长14米的太阳帆,靠着太阳光子的压力在太空中航行。另一方面,探测器微型化的工作也已在美国国家航空航天局展开。这甚至是航天领域的最新革命之一。

不再用几十吨重、制造和发射成本高昂的传统卫星执行任务,而是用几千克的小型飞行器(立方体卫星)。有几十颗此类卫星已进入轨道,另外还有很多颗正在准备之中。例如,一颗仅重12千克的太阳帆立方体卫星将在2018年执行小行星开发计划的首次探路任务;另一颗将展开80平方米的太阳帆,以进入绕月轨道……帆动力航行,减轻卫星质量,使制造过程标准化,一次发射数十颗小型模块卫星,这将是未来太空旅行的方法。“突破摄星”计划只是抄袭了这一概念, 并把它推向极致。

科学家计划研发10年,建造10年,航行21年,数据传送4年……如果一切顺利,2057年人类探测器将首次进入另一个行星系。2061年它传回的首批图像将出现在地球所有媒体的头条位置。2061年,这几乎是近在眼前了呀!

人人都关注着半人马座α 星,终于到了能够考虑前去探索它的时刻。人们终于有可能从近处观察系外世界,触摸它,感受它。终于有一项太空任务能为地球人提供一个真实的对照物了——自20年前首次发现系外行星以来,对系外世界的各种艺术化的想象已填满了我们的脑海。当然,还有对发现外星生命的期待……人类的首次星际旅行已不再是梦!

中国科协各级组织要坚持为科技工作者服务、为创新驱动发展服务、为提高全民科学素质服务、为党和政府科学决策服务的职责定位,推动开放型、枢纽型、平台型科协组织建设。接长手臂,扎根基层,团结引领广大科技工作者积极进军科技创新,组织开展创新争先行动,促进科技繁荣发展,促进科学普及和推广,真正成为党领导下团结联系广大科技工作者的人民团体,成为科技创新的重要力量。——习近平


分享到:


相關文章: