離星際旅行更近了一步，石墨烯光帆在微重力試驗中獲得成功

如果我們想去星空旅行，我們必須要有創造力。傳統火箭的威力還不足以讓我們在合理的時間內穿越光年，即使是核火箭也可能不行。那麼人類該怎麼做呢？答案可能是光帆。

任何太空旅行的挑戰都要歸結於速度增量，也就是說，相對於地球的速度，你能改變多少速度。為了得到速度增量，你需要有某種推力。火箭是獲得速度增量的好方法，但他們有一個很大的缺點。火箭燃料需要隨身攜帶，這意味著你想跑得越快，你需要攜帶的燃料就越多。換句話說，速度增量越大，質量與有效載荷的比值就越大。

但你可以用一個有效的火箭來降低這個比率，我們的許多太空探測器都採用了一些技巧，比如太空飛行器的近天體探測飛行的機動。但這些都不能讓你達到光速的一小部分，而這正是星際飛船所需要的速度。所以，如果問題是你需要攜帶燃料，為什麼不徹底擺脫對燃料的需求呢？

這就是光帆發揮作用的地方。光帆不是通過從火箭噴嘴中噴出熱氣來產生推力，而是反射太陽光或來自強大雷射的光。光的光子沒有任何質量，但它們有動量。當光子撞擊一個表面時，它會給這個表面一個微小的推動。這種情況在地球上一直存在，但我們從來沒有注意到，因為它的推力非常小。

但是我們知道這個想法是可行的。2015年，以及2019年，行星協會再次推出了作為概念證明的測試光帆。他們表明太陽光可以用來提高一顆小衛星的軌道。但是，要使光帆成為現實，還有很長的路要走。

要想從光線中得到有力的推動，光帆必須是巨大的。即使是小型太空飛行器，光帆直徑也約為千米。使用反光聚酯薄膜等材料，帆的質量會非常大，因此所獲得的大部分推力都會浪費在帆上。我們需要的是一種非常輕的材料，它的強度仍然足以勝任這項工作。幸運的是，我們找到了這種材料。

研究小組研究了我們可以使用的最輕的材料之一：石墨烯。石墨烯是一個六邊形的碳原子片，它非常強大，可以形成一個只有一個原子厚的光帆。現在，我們只能製造一小塊石墨烯，所以研究小組建造了一個直徑只有3毫米、質量不到四分之一克的微型光帆。然後，研究小組將他們的小帆放在一個微重力室中，用功率從0.1w到1w的雷射照射它。結果顯示，帆的加速度比僅僅通過散熱所能獲得的加速度大十倍。

光帆確實起作用了。這項研究很好地證明了石墨烯帆可以捕捉光的推動。下一個更大的挑戰是擴大石墨烯帆的尺寸。目前，已經製造出了更大尺寸的石墨烯薄片，但是規模還不到一公裡。星際旅行還有很長的路要走，但我們現在知道在隧道的盡頭可能有光。

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