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如果一束光足夠強,能不能有力量推動一個人?霍金的回答震驚了全世界

早在400年前,著名的科學家開普勒就曾設想過不攜帶任何能源,僅依靠太陽光的能量使飛船馳騁太空的可能性。他曾指出,彗星煙霧狀的尾部就是在太陽光影響下"不斷飄動的宇宙一號太陽帆"。開普勒還計算出太陽光可為宇宙飛船提供的具體推力。但直到1924年,俄國航天事業的先驅齊奧爾科夫斯基和其同事燦德爾才明確提出"用照射到很薄的巨大反射鏡上的太陽光所產生的推力獲得宇宙速度"。

直到2001年7月20日,人類的第一個太陽帆"宇宙一號"從一艘俄羅斯的核潛艇上發射升空,但飛船由於沒能與第三級運載火箭分離而墜毀。在第一個"宇宙一號"失敗後,弗里德曼沒有放棄,決定重新建造新的光帆,名字仍然採用"宇宙一號",工程師們花費了3年時間專門對太陽帆飛船進行改裝和完善,2004年夏季還進行了附加試驗,並決定不再重複短暫的亞軌道飛行,直接進行軌道實驗,而這就是俄羅斯核潛艇從巴倫支海發射的浴火重生的"鳳凰"。

如今,人類做出了一個大膽的想法,那就是利用足夠強的光能將人推進至「亞光速」。經過論證,這並非是一個不可能的事。首先筆者先來給大家科普一下,有一種理論叫光壓,也叫輻射壓(Radiation pressure)。光有波粒二象性,是波,也是粒子,是有動量的。一個有動量的物體,打到另一個物體上,因為動量守恆,就必然會給被打物體一個力,這樣,就相當於推動了。

但在生活當中,我們能遇到的光,能帶來的力其實很小,不足以讓我們觀察到這種推力。因此光壓的理論,需要非常精細的實驗才能證明。

前面我們說到,目前能實現這一可能的就是霍金的突破攝星計劃是在地面建立強大的激光陣列,推動攜帶著微型晶元的光帆,以20%的光速,用20年時間到達離我們最近的恆星系,如果激光能量足夠強,可將人類飛船用此等方式推向外太空,去尋找比鄰星附近的外星人。而魯賓的方案是,在太空軌道上建造一個功率達數千萬千瓦的強大激光DE-STAR定向能量系統,瞄準直徑1米的光帆,推動一個晶元級的航天器,在幾乎沒有摩擦的真空中前進。

在經過精密的計算之後,科學家們得到的結果就是:從地球出發至火星只需要不到半個小時的時間,而追上已經飛過幾十年的「旅行者1號」也只要三天時間,到達離我們最近的恆星由之前幾千年縮短到了20年,這將有利於人類進一步探索外太空。


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