一次偉大的旅行，可以讓我們更好地懂得自身的位置

霍金的「攝星計劃」及其它。

藝術家想像中，圍繞著半人馬座阿爾法B星運行的行星。半人馬座阿爾法星是一個三合星系統，是距離地球最近恆星系統。半人馬座阿爾法B星是這個三合星系統的成員之一。ESO / L. CAL?ADA/NICK RISINGER

放眼宇宙，人類所居之處，只不過是無邊汪洋中的一粒細沙。即使是最近的恆星，也與我們相隔著浩瀚空間。但凡茫茫太空中，那些足夠聰明的生命形態，想要在銀河中自由馳聘，便要為穿越這星辰大海付出極大的代價。

我們仰望星空，幻想著有一天能夠飛向那裡。許多人覺得不可能。因為離我們最近的恆星系統也在4光年以外。

讓我們估算一下：從太陽表面發出的光到達我們行星的大氣層需要8分20秒。所以當我們把臉朝向太陽時，讓我們感受到溫暖的陽光，穿越了大約1億5千萬千米的行星際空間，用去了大約9分鐘後，才抵達我們的皮膚。

但是如果一束光要從太陽前往半人馬座阿爾法星，這個距離我們最近的恆星系統，需要將近4年半的時間，需要穿越的星際空間大約有42萬億千米。現在我們應該對這些尺度有了概念；假如我們向半人馬座阿爾塵星發射一個探測器，使用現代推進技術，完成這趟旅程需要用掉將近8萬年時間。可以想像，我們周圍的宇宙空間有多麼浩瀚，我們又是多麼孤單。

所以，星際旅行不是一件輕而易舉的事；挑戰是空前的，要實現它，可能需要舉全球之力。但是越來越多的科學家認為，這並不是一件不可能實現的事。

所以當周二，在尤里·加加林進入太空55周年紀念日那天，「突破攝星（Breakthrough Starshot）」計劃被發布時，全世界的人們突然發現，有一大群工程師、科學家、未來學家和企業家正打算朝著未知邁出一大步，把一個微型機器人探險家艦隊送往一個「不可能」到達的目的地：半人馬座阿爾法星。為這個計劃舉旗的，是英國理論物理學界大佬史蒂芬·霍金。俄羅斯百萬富翁、投資家尤里·米爾納打算為此注資1億美元。名字讓人如雷貫耳的馬克·扎克伯格也參與其中，而美國宇航局埃姆斯研究中心的前總監皮特·沃登將領導這個項目。

這當然並不是第一個致力於星際旅行的項目。在恆星間穿梭成為科幻小說題材已經有幾十年了，但第一個值得一提的是英國行星協會1970年代發起的所謂「代達羅斯計劃（Project Daedalus）」——他們曾想建造一艘紐約帝國大廈般大的巨型無人星際飛船。「代達羅斯」飛船身軀的大部分，純粹是用來裝載用以加減速的燃料。這個計劃給人傳達的信息是：要麼玩大的，要麼就別玩。

「代達羅斯」飛船計劃採用冷戰時期人們設想出來的一種推進術——核脈衝推進，利用一連串的核爆炸來推動飛船前進。要建造這樣的一艘飛船，所需的技術是顛覆性的，材料研究上也必須有突破。

當前，一個國際科學家、工程師團隊在「代達羅斯」的基礎上，進行了重新設想，成立了一個非贏利性的「伊卡洛斯星際組織（Icarus Interstellar）」，並啟動了所謂的「伊卡洛斯計劃（Project Icarus，伊卡洛斯是代達羅斯之子）」。伊卡洛斯組織現在已經有了一系列目的相似的計劃：把人類送往別的恆星系統，並在追求這一目標的過程中，尋找工藝學和社會經濟學方面的突破。

認真對待星際旅行技術的發展，並對其進行投資的其實很少。只有2011年，美國的DARPA研究機構與美國宇航局共同出資50萬美元，啟動的所謂「百年星艦計劃（100 Year Starship Project）」。該計劃由前宇航員梅·傑米森（Mae Jemison）領銜。還從未有人見過「突破攝星」這樣的大手筆，它讓圈內的人感到異常興奮。

「能看到這樣的大手筆真是太奇妙了，」伊卡洛斯星際組織主席、創始人之一Andreas Tziolas這樣說。

伊卡洛斯星際組織的目的，是從根本上激發人們對星際探險的熱情。和歷史上的許多先例一樣，人性會在極限挑戰中閃耀，「高尚」的目標能夠發展出帶有突破性或「顛覆性」的技術。

不乏這樣的例子，比如太空競賽，雖然是出於政治目的，但它也在客觀上推動了美國和蘇聯發展出軌道空間技術，並讓人類在1969年成功登上了月球。對軍事「高地」的終極追求，使得技術突飛猛進，最終讓我們獲得了現在擁有的空間技術。

在追求大目標的過程中發展出來的新技術，最初可能看起來並沒有什麼用，但它們可以改變這個行星，從清潔能源的開發，到減緩甚至逆轉氣候的變化，無不如此。

新的技術，通常是在解決問題的過程中出現的。「攝星計劃」從一開始，就要直面許多嚴峻的挑戰。

「攝星計劃」的主要理念，是研發一種微型探測器，然後用激光推動它們加速到光速的20%。「攝星計劃」的最終目的，是要在一代人的時間內，前往半人馬座阿爾法星。這些探測器被稱為「納米探測器」，它們的飛行速度必須比當前人類最快的探測器高1000倍。美國宇航局的新視野探測器已經掠過冥王星進入了了外太陽系，它每天要飛行100多萬千米。旅行者1號探測器更快，每天能飛行約160萬千米。雖然它們都很快，但是要前往半人馬座阿爾法星，沒有幾萬年是不行的。

有意思的是，旅行者1號已經是一個星際探測器了，因為它已經離開了太陽日球層的磁泡，成為當前唯一一艘進入星際空間邊界的探測器。但這台核動力的探測器是1977年發射的，它用了將近40年時間才剛剛邁入星際空間。我們的飛行速度遠遠不夠，遠遠不夠……

「攝星計劃」的團隊顯然意識到了這一點，他們打算建造一個微型探測器艦隊，每艘探測器的質量都不會超過一克。當然，要把許多操控所需的設備安裝到這樣一艘我們難以想像的微型探測器上簡直就像是痴人說夢。但這樣的研究是一種巨大的轉變。它們是小型機器人，裝備著相機、感測器和導航儀，它們靠一張極薄、極輕的太陽帆航行。人們在地面用強大的激光照射它們，把它們射出太陽系，前往半人馬座阿爾法星。

但是，雖然激光技術已經有了非常快速的進步，我們仍然難以想像這樣的探測器要用什麼樣的材料來製造。即便激光帆能夠把激光的大部分能量反射掉，我們仍然需要解決嚴重的過熱問題。坦率地講，假如不能有效地把熱量散射掉，探測器就會被100吉瓦的推進激光束燒成灰燼。但是要散熱的話，探測器就必須加裝散熱器，而這必然會增加它的質量。

Tziolas說，「如果沒有冷卻劑，就只能把熱量向空間散射，而要這麼辦只能利用微波，並增加表面積。因此我們必須要設計散熱器，而這必然會讓探測器變重……這些散熱器其實就是那種金屬網格般的東西。」

面對這樣的挑戰，是否會產生一種新的技術？一種超輕的、耐高溫的、具有高散熱性能的材料，它們可以被用在太空和工業生產的許多地方。誰知道呢。

假設這些探測器能夠成功發射並飛出太陽系，它們還必須極為耐用，且安全可靠。在太空中呆20年可是非常久的，因為雖然用太陽系的標準來衡量，星際介質是相當空曠的，但它們一旦撞上什麼東西，即便是最微小的一粒塵埃，就會發生和子彈擊中茶杯相同的後果。別忘記，它們正在以光速的20%飛行，它們每小時要飛行2億多千米。雖然它們很小，但它們是否需要防護？是不是需要？如果需要，那會不會增加它們的重量？會不會讓它們飛不快？

根據當前的計劃，這方面的風險是靠數量來彌補的。即便許多探測器死在路上，或許少數會到達它們的目的地。

接下去就是通訊問題。把這些微型探測器送往另一顆恆星是一回事，而要是我們看不到它們拍攝的圖片呢？這些探測器必須把數據發回地球，那麼它們需要多大的功率才行？

「在我看來，通訊是個大麻煩，」伊卡洛斯項目副主管Robert Freeland這樣說。「伊卡洛斯項目團隊中的一些成員去年花了幾個月時間來為伊卡洛斯飛船設計通訊系統。誠然，伊卡洛斯的數據傳輸率要比這個項目中的高出好幾個數量級，因為伊卡洛斯是要在接近半人馬座阿爾法星時進行減速並進行長期的細緻觀測。」

Freeland指出，「攝星計劃」中的納米探測器只是簡單地飛掠半人馬座阿爾法星，而不是進入軌道，而這是讓它們小型化、輕量化的關鍵。在飛掠過程中，它們必須進行快速的觀測，然後把數據傳回地球。但是信號是會隨著距離的增加而衰減的，因此我們只能在這麼小的飛行器上安裝低能量的傳輸裝置，這是一個大問題。

「如果這個問題無法解決，那麼我們就需要更大的探測器，需要更多的能源，」他補充說。「給我一千克的載荷，問題就好解決得多。但是要讓重1000倍的載荷加速，那麼激光束的能量就需要更大，光帆也需要更大，加速的時間會更長，所能達到的最高速度也會降低。」

隨後大量問題接踵而來。

導航怎麼解決？探測器可以用它的迷你相機來當尋星器，用它來較正方向，但我們怎麼知道它們到達了半人馬座阿爾法星？如果目的是要拍幾張環繞恆星運行的行星照片，那麼這些探測器怎麼知道朝哪裡看？什麼時候看？別忘了，信號要用4年半才能發回地球，我們也必須在它們到達半人馬座阿爾法星前4年發射「到達」指令！也許，在它們發射前，我們就用太空望遠鏡找到了半人馬座阿爾法星系統中存在的行星，而這些納米級探測器會擁有某種人工智慧，可以幫助它們在到達時算出軌道。

在地面穿透大氣發射強大的激光又多大的可行性？它會不會對自然、對航空、對太空中的交通造成危害？也許我們要重新考慮在地面發射激光這個計劃，也許我們可以在太空中找到發射激光的合適方法。在月球上發射是不是更好？

挑戰和顯而易見的不可能相伴相隨，但至少這是個開始。有史以來第一次，全世界對前往另一顆恆星產生了興趣，人們也對基礎星際科學要想取得飛躍，需要投入多少資金開始有所了解。「攝星計劃」所肩負的任務，最終可能並不如其訴求，而在於星際科學需要這樣的資金來對理論進行檢驗，並解決所遇到的每一個問題。

「我們必須有所行動……而不僅僅保有對星際探險的興趣，這是我們努力的方向，」Tziolas說。「伊卡洛斯星際組織的任務之一，是讓星際研究不再曲高和寡，並讓人們對此加以關注。」

正是伊卡洛斯星際組織、百年星艦計劃和攝星計劃這樣的團體在直面各種挑戰，尋求解決方案，並同時尋找改變我們生活方式的新技術。就像商業空間飛行的興起，使得用私人飛船和火箭，向國際空間站運送補給和發射衛星成為可能一樣，也許我們可以看到，推進技術上的發展夠讓我們獲得商機，同時也可以激勵孩子們投身於科技領域的教育事業。

無論怎樣，人類要去星辰大海中航行終歸有一個最基本的理由。史蒂芬·霍金是人類飛往星際空間的積極推動者，因為地球無法為我們提供一個永久的家園。「地球非常精彩，但它不能永存，」他在「攝星計劃」新聞發布會上說。「或早或晚，我們都必須這麼做。『突破攝星』計劃只是我們邁出的第一步。」

一個沒有前途的地球當然可以成為借口，但我認為，作為一個種族，我們天生擁有對世界邊緣和理解力極限進行探索的訴求。前往太空，前往太陽系新世界探險，前往別的恆星，無不凝聚了我們這個種族最優秀的品質。一次意義深遠的旅程，可以讓我們更好地懂得自身在宇宙中的位置。

Dr. Ian O"Neill 文 / 老孫 譯

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