圖片說(shuō)明：一幅想象利用激光加速太空航行的藝術(shù)作品。Philip Lubin提出的星際旅行設(shè)想中，就利用了類似的工作原理加速小型宇宙飛船的長(zhǎng)途旅行。圖片來(lái)源： Adrian Mann
探尋其他星球或星系一直是人類的夙愿，但是想將夢(mèng)想變成現(xiàn)實(shí)還有很長(zhǎng)的路要走。
一位研究人員說(shuō)，利用強(qiáng)激光作為微型飛行器的動(dòng)力源，可能會(huì)極大地縮短星際間的航行時(shí)間，從幾千年縮短為幾十年。
人類的太空旅行受到數(shù)學(xué)理論的引導(dǎo)和限制。要想在指定的時(shí)間內(nèi)到達(dá)太空某處，宇宙飛船的速度必須足夠快。然而，極快的速度也意味著需要更多的推進(jìn)燃料。大量推進(jìn)燃料的需求使得飛船加速變得十分困難，如火箭燃料、核聚變?nèi)剂线€有反物質(zhì)。
盡管如此，一些研究人員還是找到了突破點(diǎn)，那就是使用太陽(yáng)能、激光或微波作為推動(dòng)源。通過(guò)太陽(yáng)光或地面發(fā)射的激光束來(lái)推動(dòng)星際飛行器，這樣的話飛行器自身就不用負(fù)載推進(jìn)器了。然而，要想進(jìn)行一次大規(guī)模探測(cè)，人類可能需要超強(qiáng)激光以及像德克薩斯州那樣大小的太陽(yáng)帆。
來(lái)自加利福尼亞大學(xué)、圣巴巴拉宇宙學(xué)實(shí)驗(yàn)研究小組成員Philip Lubin，希望通過(guò)小型、超薄外形的飛船來(lái)解決這類問(wèn)題。這一想法贏得了來(lái)自美國(guó)宇航局創(chuàng)新概念計(jì)劃第一階段的撥款。雖然載人星際飛行計(jì)劃或許還需很長(zhǎng)的路要走，但Lubin認(rèn)為這并不妨礙我們先向其他星球發(fā)射機(jī)器人探測(cè)器。他說(shuō)：機(jī)器人在探索太陽(yáng)系過(guò)程中完成了大量艱巨的任務(wù)，它們已成為人類探索腳步向太空延伸的使者。雖然目前我們還無(wú)法將人類送往距離地球最近的恒星，但我們卻有辦法將人類的智慧通過(guò)微型機(jī)器人探測(cè)器傳送到最近的恒星上去。
NIAC第一階段撥款相對(duì)較少（約10萬(wàn)美元），他們鼓勵(lì)研究人員為潛在的太空旅行技術(shù)構(gòu)建詳細(xì)的計(jì)劃。Lubin的理念是一個(gè)星際旅行藍(lán)圖，詳述了一種微型、激光推進(jìn)探測(cè)器的開(kāi)發(fā)及測(cè)試。
Les Johnson是美國(guó)宇航局的一名技術(shù)人員，同時(shí)也是一位科幻小說(shuō)家，他講述了Lubin的NIAC設(shè)想：與其為飛行器配備足夠的能源、體積龐大的推進(jìn)系統(tǒng)，不如只攜帶體積微小的核心器件，這就是該設(shè)想的主導(dǎo)思想。
Lubin說(shuō)：這些重約一克的探測(cè)器，將由地面的激光束推進(jìn)。它們負(fù)載著用于測(cè)量的微型傳感器和回傳數(shù)據(jù)的發(fā)射器。由于體積稍大的探測(cè)器或者能量稍弱的激光束對(duì)太陽(yáng)系內(nèi)鄰近星球的探測(cè)有重大貢獻(xiàn)，因此整個(gè)微型系統(tǒng)的建立可以逐步進(jìn)行。定向能技術(shù)已經(jīng)得到了很大發(fā)展，尤其是美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）對(duì)該領(lǐng)域做過(guò)詳細(xì)的研究。關(guān)于推進(jìn)力，以前認(rèn)為一臺(tái)巨型脈沖激光器是必要的，但是目前看來(lái)，借助多個(gè)相對(duì)能量較小的激光器也是可行的，其能量經(jīng)放大器放大后也足以帶動(dòng)小型探測(cè)器的太陽(yáng)帆。在早期的研究中，曾嘗試過(guò)利用激光加熱及矯正飛往地球的小行星的軌道。
在地面測(cè)試或其他測(cè)試中，一旦這個(gè)系統(tǒng)的小模型建立，激光列陣就開(kāi)始逐漸擴(kuò)大。最大規(guī)模的激光系統(tǒng)將采用50至70 吉瓦功率來(lái)推動(dòng)飛行器，這與目前將飛行器送往環(huán)地軌道所需功率相當(dāng)。Lubin所提出的這一激光設(shè)置可以將一臺(tái)帶有太陽(yáng)帆（展開(kāi)寬度為1米）的微型飛行器在十分鐘內(nèi)的最高運(yùn)行速度提至光速的26%。
Lubin提出：這類飛行器可以在30分鐘內(nèi)到達(dá)火星，三天內(nèi)就能趕上旅行者1號(hào)（Voyager 1，飛行距離地球最遠(yuǎn)的人造飛行器），15年就能到達(dá)半人馬座阿爾法星。體積較大的飛行器可能需的加速時(shí)間更長(zhǎng)，但這個(gè)速度已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)我們目前的水平。要達(dá)到我們預(yù)期的目標(biāo)是極其困難的，但是到目前為止，我們還沒(méi)有遇到根本性的挑戰(zhàn)，除了辛勤工作和技術(shù)演化，還有什么理由不去努力實(shí)現(xiàn)目標(biāo)呢？
Marc Millis是一名動(dòng)力物理學(xué)家、Tau Zero基金的創(chuàng)始人，同時(shí)也是星際飛行研究小組成員。他說(shuō)：找到一個(gè)可行的、可對(duì)不同星際進(jìn)行探索的最終方法是至關(guān)重要的。如果你想將某物體傳送得更遠(yuǎn)、速度更快的話，物體質(zhì)量越少越容易實(shí)現(xiàn)。針對(duì)星際飛行的不同觀點(diǎn)和問(wèn)題，可以先解決其中的一小部分，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)后，再合理的進(jìn)行下一步，很顯然，這并不能解決所有問(wèn)題。因?yàn)樵谶@個(gè)階段，你能做的只有這些。
為了讓這一系統(tǒng)發(fā)揮作用，研究人員必須解決如何才能精確聚焦激光束并引導(dǎo)微型飛行器這一難題，以及如何保證飛行器能夠安全返回地球。此外，建造一個(gè)大型的軌道激光器是十分有必要的，其成本效益將在經(jīng)歷幾次實(shí)驗(yàn)之后顯現(xiàn)。
Johnson也認(rèn)為L(zhǎng)ubin的藍(lán)圖中星際旅行的漸進(jìn)性是有道理的。他說(shuō)：激光器、反物質(zhì)、核聚變都可作為推進(jìn)動(dòng)力源，但它們都受傳統(tǒng)飛行器的大小以及一些大型設(shè)備的影響，可能這些設(shè)備我們現(xiàn)在不曾擁有，下個(gè)世紀(jì)才會(huì)擁有。但是在這一點(diǎn)上，只要設(shè)備比我們的大就完全能實(shí)現(xiàn)，這也意味著距離目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)不會(huì)太遠(yuǎn)。
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