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從宇宙意義來說，人類居住在一顆漂泊在深海的沙礫上。即使最近的兩顆星球之間，都相隔著無垠的太空。因此，人類要從一顆星球到另一顆星球之上，要穿越星際，必須歷經千辛萬苦。
當我們仰望星空，希冀著我們有朝一日能踏上那顆星，很多人都覺得這不可能。畢竟，離我們最近的已知星系也在4光年之外。
讓我們來想一下：光要花上8分鐘20秒從太陽表面到達地球大氣層。因此，當你仰望太陽，你臉上的熱度其實已經在太空中穿梭了9000萬英里，然后再到達你的皮膚。
但是光要從太陽到達半人馬阿爾法星（太陽系之外離我們最近的星系），則要花上4年半，才能完成這26000億英里的旅行。現在我們對宇宙的距離有了點大概的認知，如果我們向半人馬阿爾法星發(fā)送一艘火箭，我們要花上整整8萬年才能完成此任務。因此，宇宙茫茫，星際穿越并不是一件容易事兒。挑戰(zhàn)繁多，問題復雜，需要整個地球的無盡努力。但是科學家們卻說，它是可能的。
因此當上周二，也就是俄羅斯宇航員加加林宇宙航行的55周年紀念日，“Breakthrough Starshot（突破攝星）”計劃宣布時，整個世界突然意識到：我們這顆星球上還有這樣一群工程師、科學家、未來學家以及企業(yè)家，他們看到了一個美好的未來-----人類可以進入到幽深神秘的宇宙，讓不可能的目的地半人馬座阿爾法星，變成可能。更激動人心的是，英國理論物理學家霍金主導此計劃，俄羅斯億萬富翁Yuri Milner向該計劃投資1億美元。加入此項目的大佬們還有Facebook CEO Mark Zuckerberg和NASA艾姆斯研究中心前任主席Pete Worden。
這并不是人類第一次考慮星際穿越旅行。在過去的年月中，星際穿越一直是科幻小說家最喜歡的情節(jié)，但第一次讓它變成現實則是1970年代英國星際協(xié)會的“代達羅斯計劃”，一個巨大無比的無人星際穿越飛行器，像美國帝國大廈一樣大。“代達羅斯”是由燃油推進，在穿行時加快速度，在到達目的地是放慢速度。在探索太空時，“代達羅斯”發(fā)出了一個信號：要么玩兒大點，要么就別玩了。
在此計劃中，這個宇宙飛行器其實可以由核爆炸鏈驅動，這種驅動方式在冷戰(zhàn)中稱為核脈沖推進。這一步，預知了后來的世界一定會出現驚人的科技和巨大的進步，讓核爆炸鏈的宇宙飛行器得以建造。
而最近，一直國際科學家和工程師團隊撿起了“代達羅斯”丟失的那部分，建立了“伊卡洛斯星際穿越計劃”（伊卡洛斯是希臘神話中代達羅斯的兒子）。“伊卡洛斯” 現在有幾個項目，目標只有一個：讓人類進入太空，尋找并解決其中的科技和社會經濟障礙。
人類在深入發(fā)展星際穿越科技的成果較少，但是2011年，美國研究機構DARPA（美國國防部高級研究計劃局）和NASA投資50萬美元，來啟動由前NASA宇航員Mae Jemison主導的“100年星際飛船計劃”這種狀態(tài)改變了。
在接受Discovery News的采訪時，“伊卡洛斯星際穿越計劃”的共同創(chuàng)始人兼主席Andreas Tziolas說到：“這對我來說實在是太棒了。”
”伊卡洛斯”的目標是建立在星際穿越方面建立最為草根的努力，讓整個世界對星際穿越抱有熱情。
歷史上還有其他的此類例子，其中著名的包括太空競賽。美國和蘇聯基于政治目的，發(fā)送飛船到太空，并在1969年實現了人類的首次登月。太空競賽讓兩個帝國走上了”軍事高地”，也給予我們現在看似理所當然的科技。
新型科技通常致力于實現更大的目標，但是如果對它們加以應用，往往會帶來意想不到的效果，有時會改變世界。從發(fā)展清潔能源，到尋找方法減緩氣候變化的影響，都是這樣的例子。
通常研究一種新型科技是為了解決某個問題，而Tziolas能夠識別Starshot項目會遇到的嚴峻挑戰(zhàn)。
Starshot的主要理念是開發(fā)激光推動的小型飛行器，讓其速度達到光速的20%。而它的終極目標是在一代人的時間內到達半人馬座阿爾法星。這種飛行器需要比人類現在開發(fā)的飛行器速度高出1000倍。NASA的New Horizons飛行器在2015年飛過了冥王星，以每天74萬英里的速度穿越了外太陽系。Voyager 1（旅行者1號）飛行器更快，每天大約100萬英里。但是這兩種飛行器速度驚人，但是如果它們的目標是半人馬座阿爾法星，它們也要花上數萬年才能到達目的地。有趣的是，Voyager 1已經能夠離開太陽風層的磁泡，是最近唯一的一個進入星際海岸的飛行器。但是考慮到Voyager 1在1977年發(fā)射后過了近40年之后才到達星際穿越空間，我們需要讓它變得快一點，再快一點。
Starshot團隊意識到此問題，并最努力建造一個小型飛行器艦隊，每個飛行器重量不到1克。當然，將所有這些設備組合起來，然后將它們送入到碩大的太空中，聽起來像個蠢人的任務，但是這一整個研究超過了大部分其他的星際穿越概念。將有一群小型機器人，裝配著相機、傳感器和導航設備，所有這些都附著在一個小而輕的飛行器之上，飛行器由強大的激光發(fā)射，目的地不是別處，就是半人馬座阿爾法星。
但是，正如Tziolas指出的，雖然激光技術正在飛速發(fā)展，我們還是很難想象這些飛行器將用什么材料建造。即使激光航行反映的是激光能源技術，但是還面臨著巨大的加熱難題。坦白來講，飛行器熱量不能有效釋放，那么100千兆瓦的驅動激光將會將飛行器化為灰燼。Tziolas說：“沒有冷卻器，你必須將熱量輸送到太空，唯一的解決方法是使用微波，這就需要增加表面面積，這樣一來就會增加重量。”
這會是新型科技帶來的挑戰(zhàn)嗎？超輕量化、高溫的高輻射材料也許會被開發(fā)出來，在太空和工業(yè)領域大顯身手。但是誰知道何時會呢。
假如這些飛行器可以被發(fā)行，并送往太陽系之外太空，它們的耐受性需要極高。但是20年對于太空行業(yè)來說是一個漫長的時間，雖然星際穿越媒介對于太陽系標準來說較為空泛，但是如果這些飛行器在其20年的發(fā)展生涯之中有一個小小的進展，那么它將會對整個星際穿越發(fā)展產生重要影響。讓我們不要忘了這些飛行器能夠以20%光速的速度穿行宇宙，這也就是說每小時會行走1.3億英里。雖然它們非常渺小，它們也需要保護嗎？可能需要，但是這又會增加它們的重量，最終會降低速度。
根據最近的計劃，團隊將會增加飛行器的數量來彌補飛行可能出現的失敗。雖然許多飛行器也許會在飛行途中失敗，但總有幾個也許會成功到達目的地。
下面的問題便是與地球的交流問題了。如果我們已經將飛行器發(fā)射到了阿爾法星上，那么我們看不到圖片怎么辦呢？這些飛行器需要信號傳送器將數據發(fā)回地球，但是這些傳送器需要有多強大，才能完成任務呢？
“伊卡洛斯”的副主管Robert Freeland說到：“依我之見，最大的問題便是交流問題。去年，‘伊卡洛斯’團隊花了數月來設計交流系統(tǒng)。誠然，‘伊卡洛斯’的數據率比此項目的數量級要高，因為‘伊卡洛斯’的速度要在進入半人馬座阿爾法星系統(tǒng)時放慢，為長期而細致的觀察提供條件。”
Freeland指出Starshot飛行器只要求飛出半人馬座阿爾法星，而不需要進入軌道。這是保持它們體小量輕的關鍵優(yōu)勢。在飛行的過程中，他們需要快速觀察，并傳送信息。但是在浩瀚宇宙中的星際穿越可謂大傷元氣，能量的減損也將是一個問題。
他補充道：“如果是這樣，那么我們需要安裝更大的探針和能量供應器。如果建立一千克的有效負載，那么問題就變得更加棘手。但是建立一個大出1000倍的有效負載將需要更大的投影機、更大的航行器、更長的續(xù)航時間以及更低的最高速度。”
這樣一看，挑戰(zhàn)就加倍了。
那么導航呢？當然，飛行器也許會帶有小型相機，來當作導航器。但是誰知道它會不會正確帶路，一直將飛行器帶到阿爾法星呢？如果拍攝另一個星球上的照片是此項目的目標，那么這些探針又怎么知道何時拍。在何地拍呢？永遠不要忘了，在到達阿爾法星之前，它們要花上4年才能將數據發(fā)回地球，我們也要花4年發(fā)送任務指令！也許在發(fā)射之前，我們會有天文望遠鏡來探索阿爾法星，這些飛行器也會有一些人工智能來幫助它們執(zhí)行任務。
激光雖強，但是它會不會破壞大氣層環(huán)境呢？它會為自然、空中交通和太空交通帶來負面影響嗎？也許我們應該重新思考一下，要不要在地球上使用激光，也許我們需要找到另一個基地來使用激光。那么要不要考慮一下月球呢？
雖然前途漫漫，但是至少這是一個開始。這是第一次，全世界人對星際穿越興趣盎然，此項目收到的投資額甚是巨大。不管怎么說，這都會為星際穿越帶來巨大的飛躍。但是星際穿越科學需要這些投資來測試這些理論，并來解決這些問題。
Tziolas說：“我們已經在某些地方開始了。我們激發(fā)了人們對于星際穿越的興趣，這就是我們一直在努力的東西之一。‘伊卡洛斯星際穿越計劃’就是要讓星際穿越成為一個進入尋常百姓家的理念。”
“伊卡洛斯”、”100年太空船計劃“和現在的“突破攝星計劃”帶來了一些挑戰(zhàn)，也提出了一些解決方法，讓我們在探索可以改變我們生活的新型科技上一遍探索一邊前進。美國對于商用太空船的興趣已經讓普通人都對此有所有了解，國際太空站的貨物運輸和衛(wèi)星發(fā)射也讓人們對于太空行業(yè)有了更深的理解，我們已經看到了探索太空上的巨大進步。這些將會吸引更多的商業(yè)投資，也將會激發(fā)更多孩子的興趣，讓他們在將來參與到太空探索上來。
但是人類要實現星際穿越，還有另外的原因。霍金曾公開表示：人類必須探索太空，以防地球有朝一日不適合人類居住。他在Starshot的新聞發(fā)布會中說到：“地球是一個美好的地方，但是它并不會永遠存在。遲早有一天，我們需要尋找其他的星球居住，而’突破攝星‘將是我們邁出的第一步。”
雖然終將離我們遠去的地球是探索太空的動力，但是我想說的是，作為人類，我們有太多理由探索我們生活的這個世界。進入太空，探索新世界將會為人類帶來福祉。這樣一個漫長的旅行將會幫助我們理解宇宙中我們所處的位置。
Via:Medium
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