霍金开通新浪微博，并宣布将在下一代时间内拜访三体行星

昨天，4月12日，著名科学家霍金开通并发布了第一条微博，问候中国各界朋友。今天上午8点，霍金在微博上宣布，将联合俄罗斯富豪尤里·米尔纳和Facebook创始人马克·扎克伯格，发起一项外星探索计划，寻找类地行星。

霍金的微博地址：http://weibo.com/p/1005055887581312

这样的三巨头，光看阵容就足以让人惊到目瞪口呆，他们发起的计划自然备受瞩目。这个被称为「Breakthrough Starshot」（突破摄星）的计划，将研发一种利用纳米技术制作的超轻型“纳米飞行器”，用激光束驱动穿梭于宇宙空间，对系外行星进行探测。

更有意思的是，“纳米飞行器”将飞向距离太阳系最近的恒星系——半人马阿尔法星系，发送回来在那个星系中发现的行星的图片，没错就是《三体》中三体人的老巢。他们的方案是通过激光束将质量为克级的称为“纳米飞行器”的自动化太空探测器的速度推动到光速的五分之一，这与《三体》中的阶梯计划有几分神似。在发射后20年左右，探测器抵达4.3光年外也就是最接近地球的恒星半人马座阿尔法星的宜居带，寻找类地行星。



项目发起人之一，俄罗斯富豪尤里·米尔纳兴奋地说“这是人类历史上的第一次，我们对恒星系将不仅仅是观测，而是要触及它们。”

五十多年前，尤里·加加林成为了太空第一人，现在霍金他们希望为人类的下一个伟大飞跃做准备。霍金介绍道“地球是一个美妙的地方，但是她可能无法永远持续。我们早晚都要放眼其他星球，Breakthrough Starshot就是这个旅程的第一步。利用激光束、轻帆和有史以来最轻的飞行器，我们可以在一代人之内完成飞向半人马阿尔法星的任务。”

这个预算1亿美金的项目将致力于将「用激光束驱动超轻的星际帆船达到光速的20%」这个概念变成现实。除了霍金和尤里·米尔纳，Facebook的创始人马克·扎克伯格也是该项目的发起人之一，已经加入了该项目的董事会。

赞创新的路子！
         王思潮

如能实现，无疑是人类太空探索的一次革命！

董巍 发表于 2016-4-14 18:01
如能实现，无疑是人类太空探索的一次革命！

怎么减速？

tansuozhe 发表于 2016-4-14 16:11
赞创新的路子！
         王思潮

去年，俄罗斯亿万富翁尤里·米尔纳豪掷一亿美元搜寻外星人发出的信号，人类对地外智慧生物的搜寻的过程有了重大进展。米尔纳不打算静静地等着外星人来同我们打招呼了，现在他打算建造一艘星际飞船。

米尔纳和霍金于4月13日在纽约市观景台发表联合声明，公布了他们的突破摄星计划，这个斥资一亿美元的计划将为人类最终的星际航行奠定基础。该项目的第一步包括打造一艘靠光驱动的、速度约为五分之一光速的“纳米飞船”。这艘机器飞船在这样的高速下，只需三天时间就能到达冥王星，它在发射过后的20年内就能到达在太阳系隔壁的半人马座阿尔法星系。

米尔纳说：“我们现在不仅能凝视星星了，我们能够真正地到达这些星星上，这是人类史上的第一次。”

这位亿万富翁野心计划背后用到的技术包括“Starchip”，这个重量仅几克的晶片中带有摄像头、光子推进器、电源、导航和通讯设备。推动这个微型科学实验室的是一个“光帆”，这个长几米的帆只有几百个原子那么厚，重量也只有几克。该光帆会通过一系列激光阵被送离地球，在米尔纳的设想中，它的混合功率大于100吉瓦，相当于人类将航天飞机送出地球时的能量。

从理论上，将这么多能量搭载在一个仅几克的物体上，我们能将这个物体的速度增加至一亿英里每小时，这一速度比如今最快的飞船快一千倍。对着半人马座阿尔法星系发射小型飞船能让我们做许多类似新视野号的探索，在邻居那里搜寻宜居的地方。

虽然它听起来非常像亿万富翁的疯狂幻想，但在米尔纳看来，人类距离开发出星际飞船所需的技术并不遥远。他相信我们能够在一代人的时间内开发出我们的第一艘纳米飞船。

米尔纳说：“这一突破性的概念基于人类已有或者即将有的技术而提出。不过就像月球探测器一样，现在仍有许多障碍等待着我们解决。”

确实，这些障碍包括如何打造能将小物品发射出地球的激光阵、如何在星际距离内将数据传输回地球。它需要多领域的科学和技术共同努力。这也是为何米尔纳及其未来的同事需要公开募款的原因。米尔纳表示，突破摄星计划将完全基于公共领域的努力。

哈佛大学天体物理学中心的主任及突破摄星计划的联合发起人Avi Loeb表示这是一个野心勃勃的计划，不过在纳米飞船到达半人马座阿尔法星系之前，我们可以利用一些纳米飞船搜集太阳系内的信息。比如它们可以飞跃土卫二的南极，扫描外星水域中的生命迹象。

米尔纳补充道：“在此，我们发起合作。我们只有像前辈们一样挑战自我才能知道，我们是否有成功的能力和野心。”

据介绍，计划建造的微型星际飞船名为“纳米飞行器”，它由一块名为“星片”的电脑芯片作为船体。米尔纳在发布会上展示了“星片”的成品原件。该芯片仅有二三厘米见方，几克重，但集成了摄像机、光子推进器、导航和传输部件，是具有完整太空探测功能的飞行器，而制造成本仅相当于一部iPhone手机。

该芯片会安装上名为“光帆”的超材料布蓬，通过地面发射高能激光助力推进，“光帆”可吸收激光能量，带动微型飞船前行。由于飞船的质量非常小，在太空中又几乎没有阻力，在激光的不断加速下，理论计算显示其速度可达五分之一光速。如果成功的话，这可使飞船用约20年时间到达距离地球4.37光年的半人马座阿尔法星附近。半人马座阿尔法星是距离太阳系最近的恒星之一，但现有最快宇宙飞船也需花费3万年时间才能飞到那里。

“我和霍金想表达的信息是，这是历史上第一次我们可以明确地说，星际航行是一个可实现的目标，”米尔纳说。

据了解，“突破射星”计划由曾任美国航天局艾姆斯研究中心主任的彼得·沃登主持。该计划名称的前半部分与米尔纳此前牵头设立的科学大奖“突破奖”的名称相同，沃登现任该奖基金会主席。

这一计划还得到参加发布会的物理学家弗里曼·戴森、阿维·洛布，及美国退役航天员梅·杰米森等多人的支持。杰米森在发布会上说，这是一项激动人心的计划，相信在“纳米飞行器”的研发和发射过程中，将会出现更多的科技进步和天文发现。

此外，扎克伯格也参与出资，成为霍金、米尔纳之外的第三名董事会成员。

“今天，我们决心向探索宇宙再迈出一大步，”霍金在发布会上说，“因为我们是人类，向往飞翔是我们的天性。”

WXZ 发表于 2016-4-15 20:35
怎么减速？

问题提的好，可考虑用可变面积光帆，届时将光帆面积增大，利用半人马座阿尔法星系的光压减速。

tansuozhe 发表于 2016-4-15 21:44
问题提的好，可考虑用可变面积光帆，届时将光帆面积增大，利用半人马座阿尔法星系的光压减速。

开放性思路。需要算算，不过我估计半人马座阿尔法星的太阳风加速或减速的作用都比较有限，还与距离强相关。不过没算过，也没准。

接收到返回讯息需要多久啊？20年？30年？

泡沫原理 发表于 2016-4-18 22:06
接收到返回讯息需要多久啊？20年？30年？

为什么不是4.3年？无法发射功率足够强的讯息信号？

WXZ 发表于 2016-4-19 00:04
为什么不是4.3年？无法发射功率足够强的讯息信号？

除非有量子纠结态得到大发展，否者这个通讯一直是个大问题，啥时候把EPR粒子对纠缠态变成一种通讯技术的话，估计就是秒传，那边发生什么就不会存在延迟了，不过只是期待而已，太科幻了。

要解决的技术难点：

1. 中国航天科工二院研究员杨宇光在接受科技日报记者采访时表示，“按照目前的技术原理来讲，至少在我们有生之年，‘突破摄星’计划是完全看不到的。”他认为，“突破摄星”计划提出的方案在工程上不可能实现。光束推进飞行器的想法是基于光压的原理。就像太阳照到我们身上会产生热量一样，将光照到一个物体上面，物体在不断获得能量的同时也会产生压力，但压力是微弱的。根据计算，如果将1克的物体加速到光速的20%，需要获得1.8万亿焦耳的能量，它相当于400吨TNT炸药的能量。虽然霍金没有选择日光而是用超强的激光，但是要想推到光速的20%，需要的总能量比一个原子弹爆炸的总能量还要高。这样强的能量集中到克级质量的探测器上，是现有材料无法抵挡的，而且复杂结构的飞行器也无法承受超高加速度。

2. 《国际太空》杂志主编庞之浩在接受科技日报记者采访时也表示，现行的推进技术是“突破摄星”计划的难题之一。“在地面用激光推进一个邮票大小的飞行器前进，当飞行器远离以后，瞄准都很困难，更不要说准确地持续性光压推进。虽然，光子火箭很早就已经提出，在理论上‘呼声’也很高，但是在工程上难以实施，所以至今一直作为一个概念而存在。”

3. 除了推进器技术，通讯问题也是一个关键。庞之浩介绍说，现在飞行最远的探测器——旅行者一号飞行了30多年，到达星际空间，所传回的信号要延迟17个小时。相对于旅行者一号，邮票大小的探测器抵达半人马座阿尔法星并成功拍摄照片，也需要4年多的时间才能将照片传回地球，这需要多大的能耗才能传回信号？能否测控又成了考验人类科学的一个难点。

tansuozhe 发表于 2016-4-15 21:44
问题提的好，可考虑用可变面积光帆，届时将光帆面积增大，利用半人马座阿尔法星系的光压减速。

今天读了刘慈欣的科幻小说《中国太阳》，没想到，比霍金早15年，刘慈欣就在他2001年发表的小说里提出了用光帆以光速10%的速度飞向比邻星的设想，同时也提出用比邻星的光压使光帆减速的想法。而且，他还在这篇小说里提到了霍金本人！真有这么巧，不知15年后的现在，刘慈欣看到霍金的突破摄星计划，心里有何想法？
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