澳大利亞研究人員不久前設(shè)計(jì)了一款星際推進(jìn)系統(tǒng)，用于將一艘宇宙飛船發(fā)射到我們最近的恒星鄰居之一——并使用1億束激光。

來源：突破攝星計(jì)劃

澳大利亞國立大學(xué)(ANU)的研究團(tuán)在“突破攝星”項(xiàng)目中，開發(fā)一種使用“光帆”技術(shù)的超輕型航天器。其振奮人心的目標(biāo)是在短短20年內(nèi)，讓該星際旅行者穿越數(shù)萬億公里的星系，到達(dá)距離太陽第二近的半人馬座阿爾法星。

據(jù)了解，目前遠(yuǎn)地航天器為旅行者1號，距離地球約220億公里，僅太陽系之外——在1977年發(fā)射的。用我們所謂的傳統(tǒng)航天器技術(shù)，要到達(dá)最近的恒星系統(tǒng)也需要數(shù)百年的時(shí)間。但是澳大利亞國立大學(xué)的天體物理學(xué)家Chathura Bandutunga，新研究的第一作者，說到激光推進(jìn)系統(tǒng)可能是這個(gè)宇宙難題的答案。

班杜?頓加解釋說：“要跨越半人馬座阿爾法星和太陽系之間的巨大距離，我們必須跳出固有思維，打造一種星際空間旅行的新方式。

一篇發(fā)表在《美國光學(xué)學(xué)會(huì)雜志B》(Journal of The Optical Society of America B)上的論文概述了其設(shè)計(jì)理念：在地球上，數(shù)以百萬計(jì)的激光器組成的巨大的陣列，共同照亮宇宙飛船的“帆”，并讓它加速執(zhí)行星際任務(wù)。

創(chuàng)建該項(xiàng)目的澳大利亞國立大學(xué)節(jié)點(diǎn)的物理學(xué)家羅伯特·沃德(Robert Ward)說，激光的協(xié)調(diào)是關(guān)鍵。

沃德解釋說：“‘突破攝星’計(jì)劃估計(jì)所需的總光功率約為100 GW，是目前世界上最大電池容量的100倍?！?/p>

“為了完成這一工程，我們估計(jì)需要大約1億臺激光器?！?/p>

研究人員面臨的主要挑戰(zhàn)之一是如何測量每個(gè)激光“漂移”了多少。

合著者保羅?西布利說：“我們使用一個(gè)隨機(jī)數(shù)字信號來攪亂每個(gè)激光的測量值，并在數(shù)字信號處理中分別解讀每個(gè)激光?！?/p>

“這使得我們能夠從一大堆雜亂的信息中挑選出我們需要的測量值。然將問題分解成小數(shù)組，并分段連接起來。”

設(shè)計(jì)原理不僅要求在地面上安裝大量的激光器，也需要在空間上安裝一個(gè)——一個(gè)“導(dǎo)向激光器”將被放置在單獨(dú)環(huán)繞地球軌道的衛(wèi)星上，作為地面展示的指揮。通過測量大氣的細(xì)微變化并將信息傳回來，它將矯正激光在地球上的路徑，使它們不會(huì)因地球的大氣扭曲。

班杜?頓加推測說：“一旦上路，光帆將在真空中飛行20年才能到達(dá)目的地?！薄霸陲w越半人馬座阿爾法星期間，它將記錄圖像和科學(xué)測量數(shù)據(jù)，并通過衛(wèi)星傳回地球。”

但這篇論文只是概述了一個(gè)設(shè)計(jì)——接下來，團(tuán)隊(duì)必須開始建造。

Bandutunga說：“下一步是在受控的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中開始測試一些基本元件?！薄斑@包括將小陣列組合成更大陣列的概念，以及大氣校正算法?！?/p>

相關(guān)知識

南門二（α Cen、半人馬座α）位于天空南方的半人馬座，英文名Alpha Centauri，雖然肉眼分辨不出來，不過南門二實(shí)際上是一個(gè)三合星系統(tǒng)，其中一顆恒星是全天空第4明亮的恒星。不過因?yàn)槠渲袃深w恒星距離過近，肉眼無法分辨出來，所以它們的綜合視星等為-0.27等（超過第3亮的大角星），絕對星等為4.4等。南門二也作為南十字星座最外圍的指引而聞名，因?yàn)槟鲜中亲奈恢锰^南邊，所以大部分的北半球都看不到。傳聞當(dāng)年鄭和下西洋，就是用它來指引方向。

南門二是距離太陽最近的恒星系，只有4.37光年（約277,600天文單位）。比鄰星（Proxima Centauri）通常被認(rèn)為是這個(gè)恒星系的成員，距離太陽只有4.24光年。因?yàn)槟祥T二距離地球相對較近，所以在關(guān)于星際旅行的冒險(xiǎn)小說中，理所當(dāng)然將它當(dāng)成“第一個(gè)?？扛劭凇保㈩A(yù)測在人口爆炸時(shí)甚至?xí)@個(gè)恒星系進(jìn)行開發(fā)與殖民活動(dòng)。這些觀點(diǎn)通常也在科幻小說與電子游戲中出現(xiàn)。

BY: cosmosmagazine

FY:逆光

如有相關(guān)內(nèi)容侵權(quán)，請?jiān)谧髌钒l(fā)布后聯(lián)系作者刪除

轉(zhuǎn)載還請取得授權(quán)，并注意保持完整性和注明出處