從7萬5000年縮短到20年！光速20％的飛船有望拜訪三體文明！

半人馬座α星是距離地球最近的恆星系統，也是科幻小說《三體》中三體星系的原型。

半人馬座α星與我們相距大約4.37光年（41.2萬億千米），是地球到太陽距離的27.6萬倍！如果發射低效的化學燃料火箭前往半人馬座α星，估計飛到人類文明終結的那一天也到不了。

NASA的旅行者一號探測器早在2012年就已到達太陽系外層空間，以它目前的速度，如果方向正對半人馬座α星的話，飛到那裡將需要7萬5000年！

但如果用強大的激光束將重量不到1克的飛船推進到光速的20%，那麼只需20年就可以到達了！

這就是已故著名物理學家史蒂芬·霍金倡導的「突破攝星（Breakthrough Starshot）計劃」。霍金認為，以人類目前的科技水平，要想在短短几十年內拜訪半人馬座α星，光帆是唯一可行的方法。

光帆是一種依靠光壓來產生推力，無需推進劑就能使飛船前進的技術。2010年，日本發射的「伊卡洛斯IKAROS」號太陽帆船成功加速到1,440千米/小時，證明藉助太陽光在宇宙中自由翱翔並非異想天開。

而「突破攝星」計劃準備採用功率高達100千兆瓦的激光陣列，將搭載微晶元的光帆船加速到光速的20%，這樣在20年內就能到達半人馬座α星並將全息數據傳回地球。

由於飛船本身的成本極低，人類每年可以發射上萬艘飛船，這樣即使很多飛船被宇宙塵埃撞擊摧毀，最終肯定有飛船可以平安抵達「三體星系」，近距離觀察它的宜居行星。

當然，「突破攝星」計劃在通訊和材料等領域還面臨許多難點。近日，美國加州理工學院的科學家研究了光帆船的製造可行性問題。

材料和應用物理學家哈里·亞特沃特認為，製造這種高反射率，輕巧而堅固的帆船難度極高，但並非無法實現。

根據光帆船的設計要求，每個船帆面積約為10平方米，重量不到一克，意味著船帆的厚度僅為100個原子。為了避免地球大氣層對激光的阻礙，可以考慮發射特定的近紅外光，而這種材料必須對近紅外光有極高的反射率，這樣才能不被高能激光束摧毀。

而且，隨著飛船遠離地球，它接受的光線會發生多普勒紅移現象。因此，船帆最好能反射增加的波長，以獲得最大推力。

亞特沃特表示，目前已知的材料都無法滿足光帆船的要求，但如果合理控制船帆的微觀結構，如交替使用每層僅幾納米厚的晶體硅或二硫化鉬，則有望造出這種神奇的船帆。

據估計，前往半人馬座α星的飛船將遭遇到10億個宇宙塵埃，但研究表明，這些宇宙塵埃擊穿船帆造成的破損不足總面積的0.1%。

科學家認為，實現光帆遨遊太空的夢想雖然挑戰巨大，但如果能得到全球各界學者的支持，將極大推進人類科技水平的進步。

本研究發表在最近的《自然·材料學》期刊上。

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