北京時間10月19日消息，據(jù)國外媒體報道，我們現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了大量系外行星，而一旦我們得以區(qū)分出其化學(xué)組成，那時我們或許將會嘗試派出恒星際飛行器前往實(shí)際查看一探究竟，尋找生命存在的最佳候選星體。
但是夢想歸夢想，當(dāng)你考慮進(jìn)行一次這樣的考察之旅將會耗費(fèi)多少能量時，你就會感到大吃一驚。或許在遙遠(yuǎn)的未來真的會出現(xiàn)非常先進(jìn)的，現(xiàn)在無法想象的推進(jìn)技術(shù)，但是在這里，我們?nèi)匀皇褂没谂ｎD物理的“作用-反作用”引擎為基礎(chǔ)進(jìn)行討論。
不管采用何種推進(jìn)方式，核聚變推進(jìn)，反物質(zhì)推進(jìn)，甚至黑洞借力推進(jìn)，飛船本身都必須攜帶大量的燃料。然而這樣做就會極大地增加飛船自身的重量，從而讓加速或減速時需要耗費(fèi)的能量隨之大幅上升。
解決這一難題的方法或許就是，在地球附近制造出大量的能量，并將能量束瞄準(zhǔn)飛行中的飛船。想象一下，這就像是用花園里澆花的軟管沖刷一張樹葉。在這種情況下，樹葉的質(zhì)量僅僅占到軟管或水體質(zhì)量的很小一部分。來自研究公司“微波科學(xué)”的詹姆斯·本福德(James Benford)寫道：“這是唯一一種不存在物理學(xué)障礙的恒星際飛行模式。”
在上世紀(jì)80年代中期，物理學(xué)家羅伯特·富沃德(Robert Forward)首先提出借助從地球發(fā)出的能量束實(shí)現(xiàn)星際飛行的方案。這一理論后來經(jīng)過了進(jìn)一步發(fā)展，甚至給出了使用激光進(jìn)行反向減速的方案，從而使其能夠順利進(jìn)入另一個太陽系。巨型微波發(fā)射器的精度不如經(jīng)過校準(zhǔn)后的激光光束，但是它們的建造成本更低。這其中的關(guān)鍵點(diǎn)就在于，飛船必須要在由于微波長時間照射而變得過熱之前獲得足夠的加速度。
本福德目前正在自己的實(shí)驗(yàn)室中對這種“光束推進(jìn)”技術(shù)方案進(jìn)行基本的測試工作。實(shí)驗(yàn)的結(jié)果顯示，采用寬闊的圓錐形“船帆”似乎是效果最好的。當(dāng)然這個船帆以及飛船本身都必須使用質(zhì)量非常輕的材料制作而成，比如納米碳管，石墨烯和鈹?shù)鹊取＿@些材料必須可以經(jīng)受2000華氏度(約合1093攝氏度)的高溫炙烤，這種高溫是由射來的能量束造成的。這就要求這些材料具有極好的反射性能，能盡量少的吸收這些熱量。
而用于發(fā)射這束超級能量束的發(fā)射器將是一個巨大的天線，耗資將會十分驚人。根據(jù)本福德的估算，建造一個可用于發(fā)射一輛卡車般大小載荷的能量束發(fā)射裝置將耗資180萬億美元，并且每執(zhí)行一次任務(wù)還需要額外花費(fèi)5000億美元。但是盡管這些數(shù)額聽上去大得嚇人，但是事實(shí)上，相比建造一艘自行推進(jìn)的恒星際飛船，這樣的花費(fèi)仍然是相對較便宜的。
除此之外，由于這一巨型發(fā)射裝置是被安裝在地球上或是近地空間，因此可以對其相對方便地進(jìn)行后勤維護(hù)保養(yǎng)，因?yàn)楫吘鼓阍谄渌乔蛏峡烧也坏娇梢跃S修的停泊港。并且這一系統(tǒng)很大程度上是可以承受失敗的，因?yàn)槿绻幸粋€探測器壞了，我們只要直接另外在能量束上放置一個新的來替換就好了。
本福德表示，這項(xiàng)技術(shù)最先可以被用于在太陽系內(nèi)進(jìn)行測試，比如用于為在火星上執(zhí)行任務(wù)的宇航員們傳輸重要的部件或藥品。當(dāng)被“射出”之后，這些載荷的飛行速度就將可以達(dá)到每小時100萬英里(約合160萬公里)左右。而當(dāng)載荷抵達(dá)火星時，激光或大氣減速系統(tǒng)將讓其進(jìn)入火星軌道。這樣的物品傳輸時間將低于兩個星期。
根據(jù)本福德的估算，作為一個先導(dǎo)項(xiàng)目，向距離地球約1光年的奧爾特云發(fā)射探測器，我們將需要建造一臺24吉瓦(GW)功率，直徑為2英里(約合3200米)的發(fā)射天線，其耗資約為1440億美元。而其可以發(fā)射的載荷重量約為150磅(約合68公斤)其中一半的重量是它翼展半英里(約合805米)長的“船帆”。在發(fā)射后5小時內(nèi)，這顆探測器就將被加速到每小時14萬英里(約合22.5萬公里)的極高速度。