霍金不疯狂,探测半人马座α星技术日本已

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太空方案投资人尤里和物理学家霍金

尤里·米尔纳,一个互联网投资人,他投资过Facebook、Titter等知名企业。他却在在今天之前,你觉得不会把他和物理学家霍金联络在一同。他却在今天和霍金结合宣布了一项“猖獗”的方案:去探测半人马座α星。

半人马座α星,除太阳外离地球最近的恒星,间隔地球4.3光年。或许那里的行星会有生命的迹象。而人类最快的飞船飞到那里也需求几万年。

为了飞到半人马座α星,这项名为Breakthrough Starshot的方案宣称要把飞船加速到20%的光速。其中运用的“黑科技”就是光束推进,这项技术终究有什么凶猛的中央,让霍金愿为之背书?这要从当下的太空技术说起。

传统火箭的局限性

SpaceX发射的“猎鹰9号”火箭

要说到传统火箭的局限性,必需提到两个参数:推力和比冲。推力代表飞行器的运载才能,推力越大,火箭能运载的货物就越重。比冲代表着飞行器的效率,比冲越大,火箭取得加速所需求的燃料越少。比冲取决于火箭向后喷出的气体的速度。

目前的大推力火箭还是用熄灭的办法:将液体燃料和液氧送入熄灭室,产生高温气体。气体从火箭尾部高速喷出对火箭反冲,从而推进火箭。这种办法的缺陷是比冲太低,缘由就在于火箭尾部喷出的气体速度太低。普通状况下,液体火箭喷出的气体速度只要几公里每秒,还不及第二宇宙速度(摆脱地球引力所需的最小速度)。这也是化学火箭比冲不高的缘由。

以马斯克SpaceX公司的“猎鹰9号”为例,它的质量高达505吨,向近地轨道运输的才能只要13吨,而向地球同步轨道的运输才能仅为4.85吨。用化学火箭做星际游览显然是不太实践的。

用光子做“燃料”

太阳帆飞船

为了进步“燃料”的速度,,科学家们将眼光转向了全宇宙最快的东西——光子。把一束光打在镜面上,光在反射回来时会把“镜子”向前推进。不过,这种现象在日常生活里太难看到了,由于通常的光强度太低,产生的推力还缺乏以克制“镜子”的阻力。

这些问题在高度真空的太空里却不再是问题。而且光子这种“燃料”不用携带,只需把它“喷洒”到飞行器上,再反弹回来就行。科学家需求克制的问题是如何让“太阳帆”取得足够的加速度。这需求研制一种特殊的资料,它可以反射光线还要足够轻。

要做到这点却并不容易,太阳光真实是太弱了。在地球轨道上,800米800米的面积上,太阳光只能产生5牛顿的压力,相当于一斤物体的重力。所以“太阳帆”必需足够轻才干取得足够的加速度,通常要做到每平方米只要几克重,而我们通常运用的A4纸密度为70克每平方米。

不要以为这是天方夜谭,其真实2010年,日本就曾经发射了IKAROS探测器,最终IKAROS在临近金星8万公里处略过,完成了探测任务。美国的行星协会也太阳帆技术的拥趸,他们在去年7月发射了一枚飞船,厚度仅为4.5微米,相当于渣滓袋厚度。

激光推进飞船

想象图:激光束映照推进飞船

仅仅减小太阳帆的重量并不能满足远途星际游览的请求。还是由于太阳光真实太弱了,即便飞到海王星,飞船取得的速度也不过20公里每秒。于是,科学家们再出奇招:用超强的激光束映照太阳帆,让它加速更快。加州大学圣巴巴拉分校的教员菲利普·鲁宾表示,将来采用这种技术能够把220磅重的人造卫星在三天内送到火星。

Breakthrough Starshot项目希望用大功率激光把飞船加速到20%光速,那么飞到4.3光年外的半人马座α星只需求20多年。能做到这点的激光功率将十分高,足以摧毁靠近地球的小行星。如何制造出如此具有“消灭性”的强大激光,应该是尤里·米尔纳投资项目亟待处理的问题。