只需飛行 20 年!霍金要將奈米太空船送達 4.37 光年外鄰近星系

作者 | 發布日期 2016 年 04 月 14 日 21:00 | 分類 奈米 , 尖端科技 , 航太科技 follow us in feedly

為了揭開宇宙未知之處的神秘面紗,英國天文物理學家霍金(Stephen Hawking)與俄國富豪 Yuri Milner 又要再度攜手了!繼先前砸下 1 億美元的外星智慧生命探索計劃「突破聆聽」(Breakthrough Listen)後,這次,霍金與 Milner 將啟動「突破星擊」(Breathrough Starshot)計劃,要開發以光束驅動的無人奈米太空船艦隊,飛抵距離太陽最近恆星系、4.37 光年外的南門二星系(Alpha Centauri),且預計飛行時間僅需短短 20 年。



對於太陽系之外的廣大宇宙世界,我們目前頂多只能透過天文望遠鏡來解答一個又一個謎團,畢竟要以人類現有技術離開太陽系,又是一個得歷經漫長歲月與突破性技術的浩大想像與工程了。

雖然 NASA 於 1977 年發射的「航海家 1 號」(Voyager 1)太空探測船,已在 2013 年飛出太陽系,成為有史以來距離地球最遠的人造飛行器,也是第一個進入「星際空間」的人造物體,不過,以航海家 1 號目前的飛行速度來看,進入星際空間後,要抵達下一個行星系還需要 4 萬年的時間,也就是說,即便是已飛離太陽系的航海家 1 號,也無法為我們捎來關於外太空的任何訊息。

「突破星擊」計劃由 NASA AMES 研究中心前主任 Pete Worden 所帶領、Facebook 執行長祖克伯(Mark Zuckerberg)、霍金與 Milner 共同擔任計畫董事會成員,要透過光束與光帆(lightsail)將有史以來最輕的奈米太空船(Nanocraft)送達南門二星系,這座奈米太空船就好比太空版的帆船,由星晶片(StarChip)與光帆組成。StarChip 等於是太空船的本體,僅僅幾克重的晶片中,要載運太空船的相機、光子推進器、電源供應器、導航與通訊設備等;光帆規模則約數公尺長,厚度極薄、僅僅為數百個原子組成,至於重量也僅有幾克重。

Milner 認為,以奈米科技目前的進展來看,要研發出 StarChip 不是不可能。光是這項科技就夠讓人覺得難度十足了,但團隊不只是想做出一個奈米太空船,他們所設想的是數百個、甚至是數千個奈米太空艦隊。而驅動這支奈米太空船艦隊的,則是雷射光發射陣列,這座陣列可能長達數公里長,計劃興建在乾燥的高海拔地區陸地上,規模可能達到 100 GW。

不過,要怎麼將奈米太空船艦隊透過雷射光發射陣列送達南門二星系呢?

完成雷射光發射陣列的興建後,工程師會研發出一套能夠在每次發射光束時,產生與儲存數千兆瓦小時(gigawatt hours)能量的系統,而為了要將奈米太空船先載運到外太空軌道,再由地面發射的雷射驅動飛行,勢必得先有一艘航空母艦將奈米太空船艦隊集體送上太空,等到艦隊被送上太空後,科學家會將雷射光束對準奈米太空船的光帆,將每座奈米太空船加速使其達到目標飛行速度——約為光速的 20%,相當於每秒 6 萬公里,接著,「假如」一切都順利的完成運作,奈米太空船艦隊就要帶領人類航向南門二星系了。至於其在旅途中所見的宇宙風光,科學家將會透過發射時使用的雷射光發射陣列來接收回傳訊號。

即便南門二星系是距離我們最近的恆星系,仍距離太陽達 4.37 光年之遠,相當於位在 25 兆英里之外,若一般太空探測器要到達南門二,需要花上漫長的 3 萬年,但在霍金與 Milner 的計畫中,這一切只需要短短 20 年的時間。

要將 3 萬年壓縮成 20 年的歲月,所需耗費的計畫資金、技術與時間勢必相當驚人,雖然團隊宣稱這項計畫預計投注的資金為 1 億美元,但實際上所花費的金額可能遠高於此,負責這項計畫的團隊也表示,「突破星擊」計畫需要克服「重大的工程技術挑戰」,且最終所花費的資金與其規模,可能會打破所有現今科學實驗計畫的紀錄。

 

(首圖來源:達志影像)

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