“突破攝星”計劃於2016年提出，尤里·米爾納投入1億美元啟動經費，斯蒂芬·霍金和馬克·扎克伯格給予支持。這個計劃希望通過地面上由1億個激光器組成的大型陣列，釋放激光、推動航天器上的光帆，將它加速至光速的五分之一，飛往4.3光年外的半人馬座α星。如果計劃最終成功實施，這場預期時長20年的星際旅行，將是人造物體首次造訪另一個星系。
不過，“突破攝星”計劃仍停留在設想階段，這個計劃耗資巨大，地面激光陣列的功率需要達到驚人的每平方米100億瓦。
Abraham Loeb是哈佛大學天文學系主任，他的另一個身份是“突破攝星”計劃諮詢委員會的一員。
去年年底，他在家裡洗澡時，突然迸發了靈感。太陽每時每刻都在輻射能量，亮度有限的太陽雖能帶給地球溫暖，卻不能用作航天器前進的推動力。但如果是質量更大、更明亮的星體，尤其是超新星爆發時釋放的巨大能量，是否足夠呢？
於是，Loeb與另一位哈佛大學物理學家Manasvi Lingam合作，計算利用超新星爆發等天文事件，實現星際旅行。
超新星爆發藝術圖（圖片來源：NASA）
超新星是指恆星演化過程中的一個階段。超新星爆發是某些恆星在演化接近末期時經歷的一種劇烈爆炸。這種爆炸度極其明亮，過程中所突發電磁輻射經常能夠照亮其所在的整個星系，並可持續幾周至幾個月（一般最多是兩個月）才會逐漸衰減變為不可見。在這段期間內一顆超新星所輻射的能量可以與太陽在其一生中輻射能量的總和相媲美。恆星通過爆炸會將其大部分甚至幾乎所有物質以可高至十分之一光速的速度向外拋散，並向周圍的星際物質輻射激波。
在他們的數學模型中，他們考慮了兩種能量收集方式：一類與突破攝星計劃相似，通過光帆接收光子，產生前進的推力；另一種則是電帆，通過接收靜電力前進。航天器每平方米帆的質量不到0.5克，最初通過化學燃料送至距離天體數百萬千米的地方準備就緒。
“光帆”是在飛船裝備了一大片光反射材料，利用了恆星的輻射壓力驅動並逐漸加速。這項技術的一個主要優點是，它不需要航天器運輸自己的燃料供應，而燃料供應通常佔航天器質量的大部分。除了太陽輻射外，光帆還可以通過其他方式加速。也就是說光帆可以通過激光陣列或其它恆星輻射來“驅動”。光帆的主要優點是不需要像化學火箭那樣攜帶燃料。
電帆和光帆有點類似，都是利用太陽風，電帆所攜帶的超導迴路會產生電場，而超導迴路會通過一個小導線帆來減弱磁場。也就是說電帆依靠帶電的恆星風粒子通過電場使它們偏轉來傳遞動量，而光帆依靠恆星發出的光子來傳遞動量。
因此，恆星的風可以驅動電帆，而恆星發出的電磁輻射驅動光帆。最重要的問題是航天器可以被加速到什麼程度。以光帆為例，主要影響因素是天體的亮度。（對於不同類型的事件，還有一些其他影響因素，作者做了相應的校對）常見的超新星爆發亮度相當於太陽的109倍，此時，航天器可以加速到0.15倍光速，已經足夠達到相對論性速度了。而最明亮的“極亮型”超新星爆發，亮度可以達到太陽的5×1012倍。如果被航天器盯上，這次爆發可以將它加速至超過0.6倍光速——快了很多，不過還是無法達到極端相對論性速度（什麼是相對論性速度？一個物體的能量包含靜止質量的能量（也就是熟悉的E=mc2）和動能。一般情況下，靜止能量遠遠大於動能，所以後者幾乎可以忽略。而達到相對論性，就是動能足夠大——不僅無法忽視，還超過了靜止能量。在此基礎上，更近一步的是極端相對論性速度。這時物體的動能已經遠遠大於靜止能量了，因此在計算其總能量時，靜止能量可以忽略。為了實現這一點，運動速度需要非常接近光速。） 。
還可以更快嗎？研究人員發現，對於活躍星系核（即星系中心質量密集且活躍的區域，通常是大型黑洞所在的位置），其經過校正的亮度超過太陽的1015倍，這時航天器速度達到了0.938倍光速，不過呢，還沒有達到可以無視靜止能量的程度。
對於光帆，不同天體活動能驅動產生的動量，其中γβ=v/(c2-v2)0.5
此外，作者還計算了使用電帆時的結果。航天器的速度量級總體與光帆驅動的相近，不過需要注意的是脈衝風星雲——這種星雲可以驅使電帆的相對論因子（γ）達到104~105。γ相當於c/(c2-v2)0.5。（其中c為光速）讀者稍作計算，便可驚訝地發現，此時航天器的速度已經相當接近光速。
對於電帆，不同天體活動產生的動量
計算結果顯示，一次普通的超新星爆發，就足以驅動航天器達到相對論性速度。而對於這兩種驅動方式的對比，作者表示，他們更傾向於電帆。要知道，即使是星際空間，也不是空無一物，航天器在行進路線上可能遭到氣體或灰塵的威脅，而電帆可以讓這些物體偏轉方向，保證了航天器的安全。此外，經過漫長的星際旅行，航天器接近目的地時需要減速，而電帆航天器在這一點上也明顯強於光帆。
評論：Loeb設計的航天器能夠實現嗎？
要實現超新星爆發推動的星際旅行，有幾個問題需要注意解決：
1）在地球“附近”是否存在恰當的超新星？（如果離地球距離太遠無法將航天器送達，如果超新星爆發時間太久就失去了現實意義。）
2）如何準確地預測超新星何時爆發？
3）如何避免航天器被超新星爆炸釋放的強大能量摧毀？
https://arxiv.org/pdf/2002.03247.pdf
參考鏈接：
https://blogs.scientificamerican.com/observations/surfing-a-supernova/
https://www.sciencealert.com/could-we-ride-the-wave-of-a-supernova-to-go-interstellar
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