從太空經濟談起:21世紀會是人類宇宙紀元的開端嗎

2021-02-25 智堡Wisburg

我們的物質資源正以驚人的速度消耗殆盡。我們給地球帶來了災難性的氣候變化。氣溫上升,極地冰帽消退,森林遭到濫砍濫伐,生物物種不斷滅絕。我們就是一幫無知、輕率的傢伙。留給我們的空間已經不多了,而唯一可以去的地方是其他的星球。現在該是去探索其他太陽系的時候了。將人類文明散播出去,可能是我們拯救自己的唯一辦法。我確信人類必須離開地球。

正是懷著這樣的信念,霍金與物理學家、風險投資家尤裡·米爾納 (Yuri Milner) 一道,在2016年4月12日正式啟動了名為「突破攝星」 (Breakthrough Starshot Initiative) 的太空探索計劃,旨在一代人的時間當中,完成人類探測器首次飛抵距離太陽系最近的一顆恆星——4.4光年外的半人馬座α星的壯舉,並將收集到的數據傳回地球。該計劃初期投資1億美元,最終可能將耗資50億至100億美元。

目前「攝星」構想的核心,是由被稱為「星片」 (StarChip) 、數以千計的納米機器組成的光帆太空飛行器。這些「星片」將利用雷射照射在其表面上產生的光壓作為推進力。如果使用足夠高功率的雷射照射這張星片組成的「風帆」(「攝星」計劃希望雷射功率能達到100千兆瓦級別),理論上其飛行速度可以達到光速的20%。以這一驚人的速度,光帆飛行器有望在出發後的20年內抵達半人馬座α星,其傳回的數據再經過約4年的時間,由地球上的雷射設備接收。

光帆太空飛行器藝術想像圖 (來源:Breakthrough Starshot)

當然,「攝星」計劃仍存在著太多的「如果」:

地面的雷射基站佔地規模將達數平方公裡,而且選址必須是氣候乾燥的高海拔地區,以儘可能減輕大氣散射對雷射能量的損耗;

每一次推進所需的電力高達數千兆瓦時,需要龐大的發電機組和蓄電設施;

數以千計的納米機器必須裝載在一艘「母艦」中,成功發射到高海拔軌道上;

為了補償大氣效應的影響,得運用實時自適應光學技術;

將雷射光束聚焦到光帆上,做到在幾分鐘內將單個納米機器加速到目標速度;

充分考慮旅途中星際塵埃碰撞造成的偏差和風險;

捕捉目標星系中行星的圖像和其他科學數據,並使用微縮機載雷射通信系統將其傳回地球;

地面的雷射基站得在探測器預定到達時間的逾4年後仍能正常運作,以接收發回的數據。

平心而論,光帆推進系統的理論性能指標,遠遠超過當前科學技術所能實現的維度,目前仍在向學界公開徵求上述技術難題的解決方案;而「攝星」計劃的推進與實現,則要仰賴來自全人類社會的合作與支持,以及有關國家政府和國際組織的許可。

如果說「攝星」計劃體現了人類對深空探索的無限遐想和對自身未來的美好期冀,那麼人類對大氣外層空間開發利用的現狀,則可以用「理想很豐滿,現實很骨感」來形容。

自1972年阿波羅17號的兩位美國太空人結束最後一次月面登陸任務以來,世界各國就再未執行過針對地外天體的載人任務

……

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