霍金生前最后一个愿望:让核融合太空船把人类带到宇宙中的新家(3)
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还有一些严峻的问题。如何让数百道激光穿过大气波动时聚合,如何推动纳米飞行器又不烧毁它们,如何让它们瞄准正确的方向?此外,我们还需要让纳米飞行器在冰冷的真空环境中工作二十年,这样它们才能将信号传回到四光年外的地球。然而这些都是工程设计要解决的问题,而工程挑战往往最终都会被解决。随着技术进步日趋成熟,我们可以展望更多令人兴奋的使命。如果“突破摄星”计划能传回毗邻星系中宜居星球的图像,这对人类的未来必将产生深远影响。
希望我已经解答了我演讲一开始所提出的问题。人类作为独立的物种,已经存在了大约二百万年。我们的文明始于约一万年前,其发展一直在稳步加速。如果人类想要延续下一个一百万年,我们就必须大胆前行,涉足无前人所及之处!
感谢大家的聆听。
人类星际航行的起步将从纳米飞行器开始? 这个听上去颇为疯狂的计划,其实技术原型今天就已存在,但要能够将“光帆舰队”送到4光年外,并接收到它传回的图像和大量信息,科学家还要挑战无数技术极限。
“星芯片”:有待原子、量子级别元器件突破
半人马座阿尔法星是一个三合星,它的第三颗星就是人们熟知的比邻星——离太阳最近的恒星。旅行者1号的速度是每小时6.4万公里,这样飞去比邻星,需要好几万年。可将航天器加速到光速的20%,所需消耗的能量非常巨大,比较可行的办法就是让飞行器变小。因此,“突破摄星”计划研发纳米飞行器,其核心是质量为克级的“星芯片”。
据介绍,这种芯片可以携带摄影机、光子推进装置、动力系统、导航和通讯设备。这可能吗? 上海微小卫星工程中心国家千人计划特聘专家吴树范教授说,这的确很超前,目前的技术还达不到,不过再过一二十年,还是有可能做到的。几年前,英国萨瑞小卫星公司就在探索研制“名片卫星”,即只有名片大小的卫星。“如今已经进入商用阶段的‘立方星,,就是十几年前提出的概念。”他说,当时谁也想不到这种只有半个餐巾纸盒大小的卫星能上天承担任务。
“星芯片”的实现,或许有待原子、量子级别元器件的突破。吴树范说,比较可行的办法是先让一个芯片实现一种功能,让飞行器组成一个相互支援的“舰队”,此后再发展集多种功能于一身的“星芯片”。
此外,星际航行的另一个挑战是各种宇宙射线——航天器个头那么小,如何给它穿上防护“外衣”,使它能在太空中航行20年,也是需要科学家解决的难题。
“光帆”加速:期待建设太空太阳能电站
加速到光速的20%,即使飞行器只有几克重,所需的能量也相当于现在送一架航天飞机上天。“突破摄星”计划设想让每个纳米航天器都带上一面几米见方、只有几百个原子厚的“光帆”。
“光帆”技术并不新鲜,2004年日本就曾发射过太阳帆,在真空状态的太空中,太阳光压所产生的微小推力也能使航天器不断加速前进。不过,一旦远离太阳,加速就无法继续。所以,米尔纳考虑用能量巨大的激光器来为“光帆”加速,激光合计功率将超过1000亿瓦。
可问题又来了。这巨大的激光器建在地面,那为“光帆”加速时,就要考虑激光穿越大气层的损耗衰竭,功率至少衰减50%。如果能将激光器放到太空去,就能避免这一损耗,不过在太空中如何为激光器提供巨大能量呢?上海市宇航学会副秘书长赵金才说,这需要建设一个兆瓦级的太空太阳能电站。依照现在的技术发展趋势,再过几十年,人类还是有可能做到的。
深空光通信:信息将通过单光子传回地球
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