到達下個星系的5個障礙

一名藝術家創作的概念圖，刻畫的是一艘激光推進的、帶有反射帆的晶元級星際飛船。

太陽發出的光需要4年多的時間才能到達我們最近的鄰居——半人馬座阿爾法星系。集成在一個晶元上、靠激光加速的小型航空器也許能夠將飛到這個星系的時間大幅縮短至僅需20年——假設至少有一些小型航空器能夠經受住一路上的輻射和塵埃碰撞。去年，隨著由私人投資1億美元的「突破攝星」（Breakthrough Starshot）項目的啟動，由NASA基金會開發的星際項目也得到了重大推進。正如大家可能預料到的那樣，還有無數技術挑戰需要克服。以下是繪製了這一想法路線圖的菲利普? 魯賓（加州大學聖巴巴拉分校物理學教授）清單上排名前列的5個挑戰。他正在NASA的支持下繼續對這一路線圖進行研究。

同相：可以使用一個千米級的激光陣列打造一束功率為數千兆瓦的航空器推進光束，但光線必須非常精確地彙集在一起才能將能量傳遞給航空器。設計從地球上發射的陣列會使複雜性增加，因為光線必須快速適應大氣擾動。

反射激光：光線需要從航空器的帆板上反射回來，以產生1萬千兆瓦甚至更高的功率，來推動航空器以更高的加速度前進。帆板可能需要在進行任務時改變形狀，這是一項難以完成的任務。它必須十分堅韌但又非常薄，從而減輕質量；還必須具備低吸收力，這樣才不會被激光射得粉碎。

藉助光束飛行：「太空晶元」的質量為1克左右，只需要藉助激光束來飛行大約數分鐘就能夠達到所需速度。但是在這個關鍵的時間段內，光束必須指向帆板。調整帆板形狀使航空器能夠自我穩定、改變姿勢或朝向，這樣對補償指向誤差會有所幫助。

將信息發送回來：當航空器快速掠過半人馬座阿爾法星系時，它可以使用搭載的可通過帆板來聚焦的小型激光器來將數據發送回來，但可用於傳輸的能量非常有限，而位於地球的接收器必須從太陽系塵埃和整個宇宙發出的背景雜訊中識別出航空器發出的信息。

找到燃料：微型化將給器載能量的生成和儲存帶來挑戰。一個填滿鈈-238的小型熱電發電機可長久地作為能量來源。隨著航空器接近其星際探索的目標，太陽能電池能夠產生重要的能量。一個集成在晶元上的小巧的超級電容器可用於儲存能量。

作者：Rachel Courtland

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