霍金的「突破星擊」計畫中一個很重要的點是「奈米飛行器」，霍金的名氣令這項野心勃勃的計畫更加激動人心。然而，奈米太空船這項計畫儘管在理論上是可行的，在工程技術實現上卻是一個大膽的冒險。下面為大家介紹「奈米太空船」。
「突破星擊」計畫中提出的「奈米太空船」，可以在短短幾分鐘內加速到光速的五分之一，即每秒鐘飛行 6 萬公里。相比之下，迄今為止人類歷史上飛行速度最快的太空船——「新視野號」在飛越木星加速後的峰值速度，也僅每秒鐘飛行 20 公里（每小時 7.5 萬公里），這一速度飛到冥王星就用了 10 年時間，如果以這一速度飛到比鄰星至少需要 1 萬 4 千年以上，顯然是人類不可以接受的。
因此，米爾納和霍金希望研製速度為光速五分之一的「奈米太空船」，在 2、30 年內就可以飛越 4 光年以上的距離，主要目的是希望快速抵達離我們最近的另一個恒星系統，去探索那顆恒星周圍的行星，在帶去人類資訊的同時，也把那裡的資訊帶回地球。
「奈米太空船」主要由兩部分構成：電腦晶片大小的「星晶片」和不過幾百個原子那麼厚的「太陽帆」。其中，僅有數克重的星晶片上攜帶著攝影、導航和通訊等設備。
▲ 完全展開後的太陽帆效果圖。
按照計畫，科學家需要先在地球上建造大規模的基地雷射發射器，然後發射一個太空船，將數千個「奈米太空船」帶入太空。「奈米太空船」進入太空後張開光帆，地面上的雷射發射器聚焦雷射光束，發射強大能量的雷射，把雷射打在光帆上，提供「奈米太空船」飛行的動力。這一方案從理論上是可行的，但至少在目前，還沒有能力製造出飛行速度達五分之一光速的飛行器。
▲ 地球上需要建設巨大的鐳射發射器陣列，向太空發射聚焦雷射光束。
▲ 地球上發射功率強大的聚焦雷射光束，推動太陽帆加速飛行，把「奈米太空船」加速到光速的五分之一。
所謂太陽帆，是靠太陽光的光壓推動帆面，進而提供推力的結構。由於太陽光的光壓很微小，星際旅行所需的太陽帆面積要非常龐大，而且要先把太陽帆摺疊起來，用火箭把它帶入太空，然後在太空中展開。
太空中沒有任何空氣阻力存在，依靠這種微弱推力能為足夠大面積的太陽帆提供 10e^-55～10e^-3g 左右的加速度。為了保證航向的正確，還需要調整帆面張開的角度和方向。
這個大膽設想面臨的挑戰十分巨大
難處一，雷射推進需要在地面建設強大雷射源，不斷地跟蹤、照射飛行器，但雷射源從遙遠距離怎樣才能一直瞄準這麼小的「奈米太空船」？
難處二，由於光的能量與距離平方成反比，隨著太空船離地球越來越遠，雷射所能提供的動能也會迅速衰減。
難處三，即便「奈米太空船」真的飛到了比鄰星，如何把資訊傳回來也是一個巨大的困難。目前太空船上都有一個外形像鍋子一樣的天線，向地球方向發射無線電波，然後被地球上的大天線接收，但這種方法顯然不能用於「奈米太空船」。因此需要一種全新的通信訊體制，既能十分輕便，又能避免能量快速衰減，而無法傳遞到地球。
探索未知世界是人類的天性，科學家受好奇心驅使，總是處於人類創新的前端。成功的科學家和投資者有共同的特質，那就是既需要往前的勇氣，也需要嚴細慎實的精神。
（本文由 雷鋒網 授權轉載；首圖來源：達志影像）
