霍金:「星晶片」可達光速1/5,20年到達半人馬座α星系

2021-01-15 澎湃新聞
史蒂芬·霍金

有些重要的事物看起來可能毫不起眼。11月5日在2017騰訊WE大會現場,Pete Worden手裡的那塊「玻璃」就是如此,如果換個場合很多人大概都不會看它一眼。這塊邊長約1釐米、厚度約兩三毫米的四邊形透明狀物體實際上是一個迷你外空探測器,它是當今世界炙手可熱的「突破攝星」計劃要驗證的概念之一,學名「星晶片」。

「事實上,幾個月前我們已經推出星晶片較早的版本,並把它放在拉脫維亞的一顆衛星上,用印度的推進器送入太空。」「突破攝星」執行董事、美國航空局艾姆斯研究中心原主任Worden說,「幾個月前較大的版本顯然已經發揮了作用,現在我們正進一步把它縮小,希望未來發射升空後能發揮作用。」

「突破攝星」計劃是英國物理學家史蒂芬·霍金與俄羅斯企業家Yuri Milner去年一起啟動的計劃,目標是讓星際旅行變成現實。「如果成功,在座各位有些人在有生之年,將能看到我們向距離太陽系最近的星系——半人馬座α星系發送一個探測器。」當天,霍金在WE大會的開場報告讓現場千餘名觀眾踏上了星際旅行乃至太空移民的想像之旅。

「縮水」的地球

「如何才能確保在力所能及的範圍內讓人類的未來儘可能完美?為什麼要考慮探索其他宜居星球?」霍金在WE大會開場時的「北京兩問」在觀眾頭腦中引發無數問號。隨後,這位被譽為「宇宙之王」的坐在輪椅上的老人從兩個維度——思考人類的未來;探索太空、尋求其他潛在宜居星球,闡述了宇宙背景下地球和人類扮演的角色。

地球正在「縮水」。霍金指出,在過去200年中,人口呈現指數級增長(目前約為1.9%),這意味著世界人口每40年就會翻一番。「這樣的增長不能維繫到下一個千年。到2600年,世界將擁擠得『摩肩接踵』,電力消耗將讓地球變成熾熱的『火球』。」霍金認為,避免這樣的世界末日最好的方法就是移民太空。

在他看來,今天的情況在某種程度上就如同1492年前的歐洲。當時的人們堅信哥倫布的探險註定徒勞無功,然而新世界的發現對舊世界帶來了深遠的影響,新世界成為那些被剝奪權利地位、走投無路者的烏託邦。「人類向太空的拓展,甚至將會產生更深遠的影響,這將徹底改變人類的未來,甚至會決定我們是否還有未來。」霍金說。

宜居的行星

在其他條件適宜的星球上,霍金認為,生命的存在必定是可能的。儘管這種可能性極小,概率極低。

儘管如此,行星科學家們仍在孜孜不倦地窺視著星空,尋找著生命的跡象。而且,他們並非一無所獲。Worden表示,研究已經表明太陽系中火星(表面下有水存在)和土衛二(南半球有泉水湧出,且存在簡單的有機碳分子)以及木衛二等均可能存在生命。去年,歐洲南方天文臺稱找到潛在的系外生命棲息地:圍繞半人馬座α三合星系的第三顆星——比鄰星(只有太陽體積10%~20%的一顆紅矮星)運行的一顆大小類似地球的行星比鄰星b。

這個距離地球僅有4.22光年的紅矮星可能是臨近地球的最可能有生命的一個星系

,Worden說。「臨近半人馬星座裡的紅矮星——銀河系中70%的行星都是類似的小紅矮星——有7個跟地球非常接近,其中有3個或具備移居條件。」

「如果持續尋找,我們可以找到更多宜居的星球。但問題在於即便它們宜居,我們是否真能移居過去。」Worden說。如果按照今天最高的發射速度可能要8萬年才能到達想要到達的目的地,所以問題的關鍵是給太空旅行「提速」。「如果我們能提速到現在的1萬倍,才能在20年之內飛到想去的星球。」

「星際航行必然是一個長期的目標。」霍金說。而向太陽系最近的半人馬座α星系發送探測器的「突破攝星」計劃則是人類初步邁向外太空的真正機會。

霍金介紹,這個使命涉及三個概念:迷你太空飛行器、光動力推進和鎖相雷射器。「星晶片」是尺寸僅幾釐米但功能完備的太空探測器,附著在由超材料製成、僅有幾克的「光帆」上。

然後,1000個由 「星晶片」和 「光帆」組成的納米飛行器被送入軌道。而在地面上,雷射器陣列將共同形成一道超強光束,穿過大氣,以數十吉瓦(1吉瓦等於10億瓦)的功率射向太空中的「光帆」。

「這項創新背後的想法,是以光束驅動納米飛行器的前進。這樣產生的速度雖然不及光速,但能達到其1/5,約合每小時1億英裡。」霍金說。這樣的系統可在1小時內抵達火星,幾天內到達冥王星,一周內可追上並超過「旅行者」號探測器,並在僅20年後到達半人馬座α星系。重要的是,「星晶片」的軌跡可能包括「比鄰星b」。

移民的挑戰

「如果可以保證飛船用20%光速持續20年的航行,並不間斷給地球傳回相關信息,」Worden說,「那麼,到2050年左右,人們或將收到整個銀河系中其他星球上一些生命跡象的圖片。」

「目前看來,這些都可能成為現實。」霍金說。但其中也存在一些重大挑戰。比如1吉瓦功率的雷射器僅能提供幾牛頓的推力,不過因為納米飛行器只有幾克,恰好可以克服這一問題。但其工程方面的挑戰卻是巨大的。納米飛行器必須經受極限加速、極寒、真空和質子以及與太空粉塵的碰撞。另外,由於大氣湍流,將一套總量100吉瓦功率的雷射組瞄準太陽帆也是很困難的事情。

還有一些嚴峻的問題,比如如何讓數百道雷射穿過大氣波動後聚合?如何推動納米飛行器又不燒毀它們?如何讓它們瞄準正確的方向?此外,科學家還需要讓納米飛行器在冰冷的真空環境中工作20年,這樣它們才能將信號傳回到4光年外的地球。這些都是工程設計要解決的問題。「如果『突破攝星』計劃能傳回毗鄰星系中宜居星球的圖像,這對人類的未來必將產生深遠影響。」霍金說。

與此同時,「突破攝星」計劃下的「突破聆聽」項目旨在尋找「外星人可能發給地球的信號」。Worden介紹,項目組正在把世界上最大的射電望遠鏡集結起來,如美國西維吉尼亞州綠岸射電望遠鏡、澳大利亞帕克斯望遠鏡、中國FAST望遠鏡,並與英國、南非等國的機構合作,尋找可能存在生命的行星。「我們沒有任何跡象能夠證明有生命,但我們在持續努力,現在也有一些成績。我相信可以繼續嘗試回答我們想要回答的問題——外太空到底有沒有生命存在。」

「人類作為獨立的物種,已經存在了大約200萬年。我們的文明始於約1萬年前,其發展一直在穩步加速。」霍金說,「如果人類想要延續下一個100萬年,我們就必須大膽前行,涉足前人未及之處!」

(原題為《2050年,跟半人馬座說「hello」 「突破攝星」計劃為人類初步邁向外太空創造契機》)

(本文來自澎湃新聞,更多原創資訊請下載「澎湃新聞」APP)

相關焦點

  • 神秘的半人馬座阿爾法星——霍金的「突破攝星」計劃
    北京時間4月13日8點零8分,著名天體物理學家史蒂芬·霍金在紐約發布了一條微博,宣布將啟動一個超級科研項目:建造一個雷射推進的微型星際飛行器,預計最快用20年抵達離太陽系最近的恆星系統——半人馬座阿爾法星(Alpha Centauri)。霍金的微博原文如下:我在紐約向中國的各位問好!
  • 霍金聯合富豪啟動"突破攝星"項目:飛去半人馬座
    摘要:」  「原則上,過去二十年以及未來的技術發展,將使(星際探索)在一代人的時間內成為可能,」霍金補充道。在一代人的時間內,「突破攝星」旨在研發出一臺「納米飛行器」 —— 一臺質量為克級的自動化太空探測器—— 並且通過光束把它推動到五分之一的光速。
  • 「網紅」霍金欲20年內抵達距太陽系最近星系 扎克伯格加入
    央廣網北京4月14日消息(記者朱敏 李思默)據中國之聲《新聞縱橫》報導,兩天前,新浪微博迎來一位重量級的用戶。他是英國著名的物理學家史蒂芬-霍金。霍金的第一條微博是用英文向中國人民發出了熱情的問候。這條微博瞬間引起沸騰。發布後不到5個小時,他的粉絲數就超過了蘋果公司執行長蒂姆·庫克。截止目前,霍金的粉絲數已經突破280萬。
  • 去半人馬座去找「地球的兄弟」(組圖)
    ——史蒂芬·霍金「突破射星」  人類史上最具雄心的計劃  載什麼  建造一個小型「納米飛行器」  探測器裝載照相機、導航和通訊設備、能源供應  重量比一部手機還輕  怎麼做「納米飛行器」將以雷射驅動,以光速的1 /5飛行  在一個高海拔的乾燥地區建一個陸基、長約1公裡的光束槍
  • 距離太陽系最近的星系是什麼?半人馬座α星(4.24光年)
    距離太陽系最近的星系應該很多人了解,那就是半人馬座三星,也被稱之為半人馬座α星,這個星系中有三個恆星圍繞在一起運轉,其中距離地球最近的一個是比鄰星只有4.22光年。 距離太陽系最近的星系
  • 異想天開的計劃——飛向半人馬座
    目前,人類飛行器到達最遠的距離是太陽系外圍。然而我們目標是半人馬座阿爾法星,也就是劉慈欣小說《三體》中的三體星系,這是離地球最近的星系,相距約4.37光年。這段距離,人類目前最快的飛船都得走上7萬年。想要飛出太陽系,拜訪其他世界,從距離上看,這似乎是不可能的。
  • 霍金遺願實現在望:「突破攝星」飛行器即將「乘光」飛往半人馬座α星
    在霍金生前提出的「突破攝星」(Breakthrough Starshot)項目中可謂群英薈萃,俄羅斯億萬富翁出錢、NASA埃姆斯研究中心出人出力,2個互相不待見的國家,難得地在涉及全人類未來的大事上攜手合作。他們把首個目標放在半人馬座阿爾法星繫上,準備向其發射數百個微型太空飛行器,檢查上面是否有生命跡象。
  • |半人馬座α星|超巨星|...
    光在浩瀚的宇宙空間中以有限的速度傳播,如今許多到達我們眼中的光已經完成了成千上萬光年的旅程。另一方面,每顆恆星的壽命也都是有限的。最短命的恆星可能總共只能活100萬到200萬年,其他恆星的壽命則可達數十億到數萬億年。在地球的理想條件下,大約有9000顆恆星可以用肉眼看到。最近的是半人馬座α星,距離我們4.3光年。最遙遠的是仙后座V762,大約有16000光年之遙。
  • 《流浪地球》裡的那些超級科技:半人馬座α星C,真的是我們流浪的...
    如果按照2部小說的設定,當三體人到達「氦閃」過後的太陽系,或許會想起途中遇到的那個眼熟的藍色星球?而地球人衝出太陽系後,肯定也會覺得自己來錯了地方。不過,這終究只是小說的設想,在真正的半人馬座α三星系統中,由於半人馬座α星C,也就是俗稱的比鄰星質量太小,和A星、B星的距離也太遠,不存在相互捕獲的問題。
  • 美國計劃2069年發射飛船至半人馬座阿爾法星
    半人馬座α星系是距離太陽最近的恆星系統。(圖片來源:NASA)科技日報北京12月27日電 據英國《新科學家》雜誌在線版近日消息稱,美國國家航空航天局(NASA)噴氣推進實驗室的科學家,現在已開始計劃在2069年,即「阿波羅11」號發射一百周年之際發射飛船去探索太陽系外的半人馬座阿爾法星(半人馬座α),這一計劃的資金來自於2016年美國預算案。
  • 帶你去半人馬座阿爾法星!
    該計劃項目名為「突破攝星」,試圖在20年內前往距離地球最近的恆星系統——半人馬座阿爾法星。半人馬座阿爾法星到底是個什麼鬼?這三個恆星分別被命名為半人馬座α星A、半人馬座α星B和半人馬座α星C,其中A星和B星相距較近,組成了一個雙星系統,C星則在較遠處受到引力作用與這個雙星系統相互關聯。其中半人馬座α星C是離我們最近的恆星,我們稱之為比鄰星。
  • 《流浪地球》裡的那些超級科技:半人馬座 星 C,真的是我們流浪的...
    不過,這終究只是小說的設想,在真正的半人馬座 α 三星系統中,由於半人馬座 α 星 C,也就是俗稱的比鄰星質量太小,和 A 星、B 星的距離也太遠,不存在相互捕獲的問題。因此,半人馬座 α 星本質上是 A 星和 B 星構成的穩定雙星系統,加上一顆圍繞它們公轉的比鄰星,是三體問題的特殊解。家園 ?
  • 剛剛的騰訊 WE 大會上,霍金聊了聊人類為什麼要探索殖民外星?(附...
    在霍金的演講中,他也提到了「突破攝星」最新取得的一些成果。目前這一數值約為 1.9%。這聽起來可能不是很多,但它意味著,每四十年世界人口就會翻一番。2022 年,我將慶祝自己 80 歲的生日,而在我人生的這段歷程中,世界人口比我出生時膨脹了四倍。這樣的指數增長不能持續到下個千年。到 2600 年,世界將擁擠得「摩肩擦踵」,電力消耗將讓地球變成「熾熱」的火球。這是岌岌可危的。
  • 天文學家發現半人馬座A星系吞食星系
    天文學家發現半人馬座A星系吞食星系  左圖顯示的是半人馬座A星系可見光圖片,右圖是半人馬座A紅外圖片。右圖可見一個被半人馬座A吞食的星系所留下的四邊形「殘骸」。    據國外媒體報導,天文學家近日通過對半人馬座A星系新紅外照片進行分析,發現了其數百萬年前所吞食的一個星系蒼白的氣體「殘骸」。    科學家認為,數百萬年前,半人馬座A星系和一個星系碰撞,半人馬座A將其吞食。由於星際塵埃的遮擋,該星系的平行四邊形殘骸無法被觀測到。
  • 半人馬座星系超大黑洞噴射出發光粒子震撼場面
    左圖即為半人馬座A星系。該黑洞距離半人馬座A星系的距離比地球和附近最近行星之間的距離還要近,但最令人震驚的是這個巨大黑洞向外噴發很多發光粒子,且旋轉速度要大於宇宙歷史中的任一時刻。由於該黑洞的這些輻射噴發物體態較小,以至於要「積蓄」15天才可看到。  塔納米工程的研究人員通過結合使用四大洲的九個無線望遠鏡陣列來追蹤這個活躍的半人馬座星系核心。
  • 半人馬座的那些事你知道嗎?
    ;雙子座的那些事;獵戶座的那些事;天兔座的那些事;麒麟座的那些事 ;· 半人馬座 ·英文名: Centaurus半人馬座是一個面積很大的星座全天排名第九它上身是人,下身是馬在四月間到達午夜頂點它在天空的樣子▼它位於長蛇座的南面南十字座以北
  • 半人馬座三星系真是一個混沌三星系統?
    曾經比鄰星僅僅是比鄰星而已,儘管它是距離太陽系最近的恆星,卻從來都沒有引起過注意!但從看過劉慈欣的小說《三體》之後,對於比鄰星的思考、於星空的仰望,從此將變得不再一樣!因為一直有一種期待卻又無比擔憂的矛盾心態在內!一、半人馬座三星繫到底是一個怎麼樣的世界?
  • 銀河系中最大的球狀星團-半人馬座歐米伽星團
    這個星團是我們銀河系光暈下的200個左右已知球狀星團中最大最明亮的一個。雖然大多數星團都是由相同年齡和結構的恆星組成,但是神秘的半人馬座ω星團卻包含具有不同年齡和化學組成的恆星群。    實際上,半人馬座ω星團可能是小星系被銀河系吞併後所殘留的星系核。這幅精彩的影像之所以呈現出如此多的恆星是因為它使用了高動態範圍成像技術,並結合不同曝光時間的影像。
  • 「三體星系」:傳說中的半人馬座阿爾法星
    此星系也是距離地球最近的可能存在地外生命的區域,它距離地球約4.2光年,是一個三重星系統,由兩顆類似太陽的恆星——阿爾法人馬座A星和B星組成,它們圍繞軌道運行,且彼此距離很近。    阿爾法B星與太陽十分相似,只是較暗且較小一些,而最新觀察到的這顆行星的質量甚至比地球還要重一些,它以距離半人馬座阿爾法B星600萬千米的距離進行軌道運轉,該距離要比太陽系內水星距離太陽的距離近很多。
  • 揭露半人馬座人類監獄行星的解放
    2002年8月,他的表示是:「所涉家庭已自願離開地球,前往未知的地方。」1989年和1999年,我訪問了該地。草不會在圈內長出。蟲子不會進入圈內,如果您進入圈子,您會有類似於溼手插入電燈插座中的感覺!我的結論呢?和我的繼父一樣!」另外一個人留言:我研究了人類的移民。地球上最近的人類殖民地位於半人馬座阿爾法星系。有人告訴我,這個殖民地是在四號行星的月亮上。