飛向半人馬座

杭蘇

目標，飛臨探索恒星

2016年4月13日8點8分，著名天體物理學(xué)家史蒂芬·霍金在紐約發(fā)布了一條微博，宣布將啟動一個超級科研項目：建造一個激光推進的微型星際飛行器，預(yù)計最快用20年時間抵達離太陽系最近的半人馬座α恒星系統(tǒng)。而這距離霍金在中國開通微博剛剛才一天。

近年來，開普勒太空望遠鏡發(fā)現(xiàn)了數(shù)千顆太陽系系外行星，它們距離地球幾十甚至幾百光年。我們能探測到，卻永遠見不到。至于什么時間拜訪它們？天文學(xué)家的最高期望就是盡量利用手邊那一丁點兒數(shù)據(jù)，猜測它們的運行規(guī)則和氣候特征。不過，太陽系有一個近鄰，與我們的世界既不相同，又很相似。它的名字是半人馬座α恒星系統(tǒng)。

從概率上看，半人馬座α恒星系統(tǒng)中與太陽類型相同的恒星數(shù)幾乎為零。然而科學(xué)家發(fā)現(xiàn)半人馬座α恒星系統(tǒng)中至少擁有：2顆太陽，還有1顆小型紅矮星……3顆恒星。它距離地球僅4.22光年，或許還有行星甚至上面存有生命。這是我們能夠企及的另一個世界嗎？有可能真的拜訪那里嗎？

“突破攝星”計劃

史蒂芬·霍金宣布的這一超級科研項目，又稱“突破攝星”計劃。很多科學(xué)家認為這一計劃尚屬于科幻范疇，主要是因為其涉及的距離過于遙遠。半人馬座α星距離地球4.22光年，即近40萬億千米。到目前為止，已發(fā)射的速度最快的宇宙飛船是美國-德國聯(lián)合建造的太陽神號探測器，其速度為25萬千米/小時。若以此速度計算，到達這顆距離太陽系最近的恒星需要1.8萬年。想要在一個人的生命周期內(nèi)到達那里，宇宙飛船就必須達到與光速相近的速度，如果速度能夠達到光速的10%，那么就可能在44年左右到達半人馬座α星。

若要實現(xiàn)如此快的速度，所需要的能量是巨大的，即便是對于一個質(zhì)量相對較輕的探測器也是如此。因為在加速度異常大的情況下，即需要大量燃料，因而要將探測器上的大光帆做得像羽毛一樣輕，再通過地球上高強度的激光陣列將其速度提升到光速的20%以上。這便是俄羅斯互聯(lián)網(wǎng)巨頭兼億萬富翁尤里·米爾納最近擺下的賭局：他出資1億美元建造一臺能夠抵達半人馬座α恒星系統(tǒng)的探測器。有了這1億美元，人們毫不懷疑科學(xué)家將跨過衛(wèi)星微型化的難關(guān)。許多必備的技術(shù)已經(jīng)存在，只需進行改造。

郵票大小的飛船

參與“突破攝星”計劃項目的科學(xué)家團隊可謂強大：尤里·米爾納邀請宇宙大爆炸理論主要貢獻者之一的史蒂芬·霍金、地外文明搜尋計劃創(chuàng)始人弗蘭克·德瑞克、系外行星發(fā)現(xiàn)者杰弗里·馬西組成陣容豪華的科學(xué)家團隊，目的只為尋找外星人。今后，在米爾納的資助下，地外文明搜尋計劃將長期租用位于美國西弗吉尼亞州的綠岸望遠鏡和澳大利亞新南威爾斯州的帕克斯望遠鏡，這兩架世界上數(shù)一數(shù)二的射電望遠鏡每年都將有幾個月的時間用來尋找外星人。

尤里·米爾納及其合作者從二十世紀六十年代羅伯特·福沃德的研究中得到啟發(fā)。當時，這位美國物理學(xué)家想象了一種重數(shù)千噸的飛行器，它配有展幅達1 000千米的太陽帆，通過反射一臺設(shè)置在太空中的巨型激光儀發(fā)射的光子完成星際征途。激光束能量強大，達75 000 太瓦（萬億瓦）。與此相比，“突破攝星”計劃就顯得很渺小，或許也因此而更有希望。這個新項目的規(guī)劃者將所有希望寄托在一面邊長僅4米的太陽帆和一艘不到1 克重的飛船！關(guān)鍵就在這里：用輕如鴻毛去征服廣闊的距離！

半小時飛越火星

規(guī)劃者的設(shè)想是利用納米技術(shù)、微電子和光電技術(shù)的進步成果，設(shè)計一臺郵票大小的探測器。這塊芯片可以整合攝像頭、推進器、通信和導(dǎo)航設(shè)備，全部成本相當于一臺智能手機！完全不必建造巨大的軌道激光發(fā)射器，在地球上用一個功率100吉瓦（十億瓦）的激光發(fā)射網(wǎng)絡(luò)足矣。按照計劃的初步計算，發(fā)射3分鐘激光就能把這個微型探測器加速到光速的20%，之后它將進入行星際空間；半小時內(nèi)，它就能飛出火星軌道；發(fā)射次日，它能到達冥王星軌道（新視野號探測器到達這一地區(qū)用了近20年）……20 年后，它將進入半人馬座α恒星系統(tǒng)。

盡管聽起來充滿未來主義，但在許多觀察家看來，這一計劃是可信的。一方面，帆動力航行已經(jīng)在太陽系中得到驗證。2010年，日本“伊卡洛斯”號探測器成功展開了邊長14米的太陽帆，靠著太陽光子的壓力在太空中航行。另一方面，探測器微型化的工作也已在美國國家航空航天局展開。這甚至是航天領(lǐng)域的最新革命之一：不再用幾十噸重、制造和發(fā)射成本高昂的傳統(tǒng)衛(wèi)星執(zhí)行任務(wù)，而是用幾千克的小型飛行器（立方體衛(wèi)星）。有幾十顆此類衛(wèi)星已進入軌道，另外還有很多顆正在準備之中。例如，一顆僅重12千克的太陽帆立方體衛(wèi)星將在2018年執(zhí)行小行星開發(fā)計劃的首次探路任務(wù)；另一顆將展開80平方米的太陽帆，以進入繞月軌道……帆動力航行，減輕衛(wèi)星質(zhì)量，使制造過程標準化，一次發(fā)射數(shù)十顆小型模塊衛(wèi)星，這將是未來太空旅行的方法。“突破攝星”計劃只是抄襲了這一概念，并把它推向極致。

科學(xué)家計劃研發(fā)10年，建造10年，航行21年，數(shù)據(jù)傳送4年…… 如果一切順利，2057年人類探測器將首次進入另一個行星系。2061年它傳回的首批圖像將出現(xiàn)在地球所有媒體的頭條位置。2061年，這幾乎是近在眼前了呀！

人人都關(guān)注著半人馬座α星，終于到了能夠考慮前去探索它的時刻。人們終于有可能從近處觀察系外世界，觸摸它，感受它。終于有一項太空任務(wù)能為地球人提供一個真實的對照物了——自20年前首次發(fā)現(xiàn)系外行星以來，對系外世界的各種藝術(shù)化的想象已填滿了我們的腦海。當然，還有對發(fā)現(xiàn)外星生命的期待……人類的首次星際旅行已不再是夢！