旅行者一號(hào)飛了整整48年,飛出了200多億公里,這個(gè)數(shù)字聽起來已經(jīng)大得難以想象,但放到宇宙的尺度里,連1光天都不到。
而離太陽最近的恒星比鄰星,遠(yuǎn)在4.2光年之外,換算成公里是40萬億公里,旅行者一號(hào)按現(xiàn)在的速度飛過去,至少還需要7萬年。
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這一組數(shù)字,是人類迄今為止對(duì)宇宙浩瀚最直接、最殘酷的感知。
正是在這個(gè)背景下,霍金、尤里·米爾納以及眾多全球頂級(jí)科學(xué)家,在2016年正式啟動(dòng)了一個(gè)被稱為人類史上最激進(jìn)的星際探索方案,突破射星計(jì)劃。
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這個(gè)計(jì)劃的核心思路,是徹底繞開傳統(tǒng)航天的所有短板,用一套顛覆性的方式,把人類探測(cè)器送到另一個(gè)恒星系統(tǒng)。
我們想要理解這個(gè)計(jì)劃為什么激進(jìn),就先要搞清楚星際旅行面臨的真實(shí)困境。
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人類現(xiàn)有的航天器全靠化學(xué)燃料推進(jìn),這種動(dòng)力方式飛到最近的恒星系統(tǒng),時(shí)間起步是數(shù)萬年,這還只是時(shí)間問題,真正的難題是探測(cè)器在超高速度下的能源供給怎么解決,信號(hào)怎么穩(wěn)定傳回地球。
愛因斯坦在1915年提出的廣義相對(duì)論早就告訴我們,任何有質(zhì)量的物體永遠(yuǎn)無法達(dá)到光速,更別說超光速飛行,所有星際旅行方案都要面對(duì)動(dòng)力、續(xù)航、通信這三大難關(guān),缺一不可。
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所以說突破射星計(jì)劃的回答是,不造巨型飛船,改造探測(cè)器本身,而且它研發(fā)的不是傳統(tǒng)意義上的探測(cè)器,而是數(shù)千個(gè)微型迷你探測(cè)器。
它們的個(gè)頭只有幾厘米,重量?jī)H僅幾克,每一個(gè)都自帶超薄光帆,光帆面積可達(dá)上千平方米,由碳纖維桁架支撐展開,薄到幾乎透明。
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而且整個(gè)發(fā)射流程分兩個(gè)階段,先由大型母船把成千上萬枚微型探測(cè)器送入高地球軌道,探測(cè)器展開光帆,在離開地球引力的初始階段,依靠太陽光壓緩緩調(diào)整姿態(tài),積累速度,就像古代帆船借助季風(fēng)駛出港口。
當(dāng)探測(cè)器艦隊(duì)進(jìn)入深空巡航軌道之后,地面建造的巨型激光陣列啟動(dòng),集中高能光束持續(xù)照射探測(cè)器的光帆。
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靠光壓進(jìn)行二次加速,把速度推向極限,整個(gè)計(jì)劃的終極目標(biāo)是把這些微型探測(cè)器加速到光速的10%到20%,其實(shí)按照這個(gè)速度,理論上可以在30年左右時(shí)間內(nèi)抵達(dá)半人馬座阿爾法星系。
要知道這個(gè)星系由三顆恒星組成,分別是阿爾法A星、阿爾法B星,以及比鄰星,也叫阿爾法C星。
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其中A星和B星是一對(duì)雙星系統(tǒng),互相圍繞共同質(zhì)心旋轉(zhuǎn),公轉(zhuǎn)周期長(zhǎng)達(dá)79年,這兩顆恒星的大小和質(zhì)量與太陽高度相似。
而且比鄰星是一顆紅矮星,目前已確認(rèn)有三顆行星圍繞它公轉(zhuǎn),突破射星計(jì)劃把核心目標(biāo)鎖定在比鄰星。
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但是原因很直接,它是目前人類唯一百分百確認(rèn)且擁有多顆系外行星的恒星,其中比鄰星b是公認(rèn)最有希望孕育生命的宜居星球。
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因?yàn)榈孛嫱h(yuǎn)鏡甚至詹姆斯·韋伯望遠(yuǎn)鏡都有分辨率上限,距離4.2光年的系外行星在望遠(yuǎn)鏡里只是一個(gè)微弱光點(diǎn),根本看不清地表細(xì)節(jié)、大氣環(huán)境,有沒有海洋和陸地,想要親眼看清比鄰星行星的真實(shí)樣貌,唯一可行的辦法就是讓探測(cè)器親自上門實(shí)拍。
別看探測(cè)器個(gè)頭小巧,搭載的微型攝像和探測(cè)設(shè)備分辨率極高,完全足以捕捉行星地表地貌、云層變化和明暗地形,只要有一小部分探測(cè)器能順利挺過漫長(zhǎng)航程并完好抵達(dá)目標(biāo)空域,整個(gè)任務(wù)就算成功。
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一旦探測(cè)器順利抵達(dá)比鄰星空域,就能對(duì)準(zhǔn)最受關(guān)注的比鄰星b拍攝高清畫面,再把影像以光速傳回地球,即便如此,信號(hào)走完4.2光年的距離依然需要4年多時(shí)間。
其實(shí)按照計(jì)劃,探測(cè)器預(yù)計(jì)2036年前后出發(fā),2060年左右抵達(dá)半人馬座阿爾法星系,等到2060年代末,地球就能接收到跨越4.2光年傳回的星際影像。
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所以說不定我們這輩子真的有機(jī)會(huì)親眼看到太陽系外行星的真實(shí)畫面,這是過去想都不敢想的事情。
當(dāng)然這個(gè)計(jì)劃面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)同樣是前所未有的,激光陣列的建造規(guī)模、光帆材料的耐久性、微型探測(cè)器在星際空間中的生存能力、跨越4光年的信號(hào)傳輸穩(wěn)定性,每一項(xiàng)都是人類從未真正解決過的工程難題。
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但這正是突破射星計(jì)劃的價(jià)值所在,它不是在等技術(shù)成熟之后再出發(fā),而是用一個(gè)具體的目標(biāo)倒逼技術(shù)突破,把原本分散在各個(gè)領(lǐng)域的頂尖科學(xué)家和工程師聚集起來,朝著同一個(gè)方向推進(jìn)。
那么我們?nèi)祟悎?zhí)著于飛向星辰,到底為了什么?是不甘永遠(yuǎn)被困在地球,是想尋找第二個(gè)宜居家園,還是想確認(rèn)宇宙中人類不是唯一的生命。
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或許再過幾十年,當(dāng)比鄰星b的山河湖海第一次出現(xiàn)在人類的屏幕上,這個(gè)問題就會(huì)有了新的答案。
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