“突破摄星”计划由俄罗斯企业家尤里·米尔纳资助,在斯蒂芬·霍金的支持下,计划在一代人的时间内向半人马座阿尔法星发射探测器
俄罗斯互联网企业家、亿万富翁慈善家尤里•米尔纳资助了世界上最富有的科学奖和搜寻外星智慧生命,对他来说,天空并不是极限,太阳系也不是。今天,在物理学家斯蒂芬·霍金和其他备受瞩目的支持者的簇拥下,米尔纳宣布了他迄今为止最雄心勃勃的投资:1亿美元,用于一个研究项目,在一代人的时间内向附近的恒星发射机器人探测器。
“人类的故事是一个巨大的飞跃,”米尔纳在声明发布前不久发表的声明中说。55年前的今天,尤里·加加林成为第一个进入太空的人。今天,我们正在为下一个伟大的飞跃——成为明星做准备。”
米尔纳支持的“突破摄星”计划,打算将机器人探测器的所有关键部件——摄像机、传感器、机动推进器和通信设备——压缩到微型的“纳米飞行器”中。“这些足够小,以推动使用其他技术项目计划帮助巨大的速度发展,包括地面公里尺激光阵列能够传送100 -瓦特激光脉冲穿过大气层几分钟,atoms-thin,一米宽“光帆”骑光束到其他恒星。每一个发出脉冲的光子都会给船帆和船上的货物以微弱的动力;在太空的微重力真空中,由十亿瓦级激光释放的光子洪流会迅速将纳米飞行器推向相对论速度。
霍金在声明中说:“没有新的推进方法,我们根本走不了多远。”“光是最实用的技术。”
从发射到地球轨道的母船上成千上万的部署,每一个纳米飞行器将展开一个帆,捕捉一个激光脉冲来加速到20%的光速——大约每秒60000公里。利用先进的自适应光学系统的可变形镜子,以保持每个脉冲的一致性和锐利,以对抗大气的模糊效应,激光阵列可能会推动一个轨道纳米飞行器每天。每一个激光脉冲所包含的能量相当于一架航天飞机飞入轨道所产生的能量。
数组需要建立在一个干燥、高空位置在南半球,也许在一个峰值在智利、南非甚至Antarctica-somewhere Starshot的突破的主要目标:半人马座阿尔法星的双重恒星,在4.37光年弥补自己最近的邻近的恒星系统。美国国家航空航天局已经发射了五艘航天器,它们的运行轨道将把它们带到太阳系之外,尽管其中最快的一艘也需要3万多年才能到达半人马座阿尔法星。纳米飞行器将在20年内完成同样的星际穿越。由于无法在飞船上减速,他们只能短暂地收集半人马座阿尔法星系中任何行星的数据,然后将数据传回地球,然后再深入星际间的黑暗地带,脱离通讯范围。
米尔纳在新闻发布会上说:“如果这次任务取得成果,它将告诉我们关于我们自己和关于半人马座阿尔法星的更多信息。”
“突破摄星”是米尔纳“突破计划”的最新成果,这是一个多学科的项目集合,汇集了私人资金来解决有关宇宙生命存在的问题。去年,也与霍金,他宣布了1亿美元,10年突破主动聆听搜索超过一百一百万颗恒星和星系来自外星文明的信号以及一篇100万美元突破消息倡议构成潜在的宇宙公报广播任何细心的外星人。就像“突破星光计划”(Breakthrough Starshot)一样,这是迄今为止规模最大的一次资金投入,专门用于实现星际飞行,这些其他的项目也为各自的领域带来了类似的金融巨变——由于其极端的投机性质,这些领域长期以来一直受到联邦科学基金资助的限制。
大约一年前,米尔纳开始认真规划这个项目,当时他咨询了专家,考虑可行的星际旅行方案。其中一位是阿维·勒布(Avi Loeb),他是哈佛大学的天体物理学家,也是“突破摄星”顾问委员会的新任主席。
Loeb和他的同事们注意到,在现代粒子物理实验中,我们已经习惯性地将亚原子粒子加速到接近光速的速度,而且宇宙飞船越小,它就越有可能以极高的速度飞行。“把iPhone从它的外壳和接口上拿下来,包括摄像头和通讯设备在内的电子设备的重量约为1克,”勒布说。“这几乎是制造纳米飞行器所需要的一切,多亏了电子产品的持续微型化,我们现在实际上已经拥有了它。”
在评估并排除了用反物质湮灭或核聚变反应作为燃料的火箭等奇异的推进选择之后,顾问们将他们的考虑范围缩小到激光驱动的光帆,这一概念可以追溯到20世纪60年代。他们把注意力集中在加州大学圣巴巴拉分校的物理学家菲利普·卢宾(Philip Lubin)最近的工作上。卢宾刚刚完成了一份开发微型激光动力星际飞船的“路线图”,这是nasa资助的一项规模不大的研究的一部分。经过一些小的调整,该路线图为“突破摄星”提供了一个概念模板,卢宾现在是该项目的关键科学家之一。
“星际飞行的问题有两个方面,”卢宾说。“反物质或聚变火箭都在‘真实’轴上。已知的物理定律告诉我们,它们是现实的解决方案,即使我们不知道如何实现它们。像曲速驱动器和虫洞之类的东西都在“想象”的轴上——这些就是我所说的虚构的解决方案,因为没有人知道如何去做。卢宾在他的路线图中详细描述了激光推进的概念,他说,这在他的“真实”轴上得到了很高的评价,因为“它既现实又可实现”。
卢宾的路线图了无数障碍,任何laser-propelled星际任务必须克服,如连接许多较小的激光成公里尺数组和工程轻量级,gossamer-thin帆强大到足以承受数组的十亿瓦级别脉冲以及说服决策者允许建设的激光系统,原则上可以用作武器。探测器还需要使用机载激光器将观测结果传回地球,功率只有几瓦——利用巨大的地面激光阵列作为接收器,这个问题有可能得到解决。但最大的障碍仅仅是成本问题:按照目前每瓦激光功率大约10美元的价格,建造和运行“突破摄星”的1000亿瓦阵列可能要花费1万亿美元。
但是,就像现在听起来那么陡峭,仅仅10年前的市场价格会使它贵上100倍。卢宾说,杏耀代理在消费者高速电信系统和国防相关项目需求的推动下,巨型激光阵列关键技术的成本现在每18个月大约降低2倍。这些指数级的变化表明,10年后,巨型激光阵列的每瓦成本将从10美元降至10美分。卢宾说:“‘突破摄星’实际上是选择核心技术来大规模扩展,并研究是什么阻止或促成了这种扩展。”“如果在未来30年里,每瓦的成本都保持不变,我们就会遇到大麻烦。”
然而,根据勒布的说法,另一个障碍是一种更微妙的社会现象:“傻笑因素”,即人们对遥远的概念一笑置之的倾向。“有时候,这些笑声来自对某一论点的有效批评,但也可能是因为某些东西看起来非常不同和奇怪……可以肯定的是,从事研究工作的主流科学界——比方说,那些傻笑因子为零的研究——一直在为错误的事情傻笑,犯重大错误。”
“我们是严肃的人,”勒布继续说道。“我们会发现这个项目是否可行,如果不行,我们会承认这一点,然后继续前进。”
按照卢宾调整的路线图,米尔纳1亿美元的大部分资金将用于资助研究,以开发解决项目确定的约20个主要技术障碍的解决方案。这些解决方案将被投入到一个原型系统中,这个系统可能只需要几亿美元就可以建成。前提是光子和电子技术继续下跌趋势成本和不断飙升的性能,装配一个完整的功能系统需要资金在相同的规模,成为世界当前的数十亿美元的科学项目,如大型强子对撞机(lhc)和詹姆斯·韦伯太空Telescope-funding米尔纳本身不能提供。各国政府将是一个可能的赞助者;由亿万富翁慈善家组成的集体将是另一个选择。除了米尔纳和霍金,“突破摄星”公司董事会的第三位成员是Facebook富有的创始人兼首席执行官马克·扎克伯格。
“这必须被视为一种集体努力,因为这是实现这一目标的唯一途径,”米尔纳说。“如果我们能在有生之年如愿以偿地做到这一点,那将非常令人兴奋,但如果不能,我们将把它传递给下一代——不是作为一种理念,而是作为一种成熟的路线图和技术。”我们离这个目标并不是几百年,而是几十年……这1亿美元将用于未来几年,
杏耀客户端IOS不能下载 ,集中于我们发现的每一个潜在的交易破坏者,看看我们能走多远,如果我们遇到任何障碍。”
除了目前缺乏硬件和全面的资金,“突破摄星”计划中还缺少一个关键项目:半人马座阿尔法星目前还没有确定的行星目标。2012年,一个欧洲天文学家团队宣布,他们发现了一颗地球大小的行星,它围绕着太阳系的两颗恒星之一运行了三天,但进一步的调查对这些说法提出了严重的质疑。根据突破计划的主席皮特危险,前NASA艾姆斯研究中心主任和当前突破Starshot主任,该组织还计划,相关的倡议建立新的地面仪器,甚至一个小空间望远镜寻找和研究半人马座阿尔法星的行星。这样的仪器和望远镜也可以用来观测附近的其他恒星,这可能会为星际航行提供更多的目标。最终,数以百万计的纳米飞行器可以分散在光子上,探索更多的恒星,改变我们在星系尺度上的行为和认知。
沃登说,除了使实际的星际飞行成为现实外,“摄星”项目还可能对其他离家更近的应用产生革命性的影响。Starshot的最终激光阵列可能被证明在探测和表征潜在威胁的近地小行星方面是有用的,它的许多可变形的镜子可以被重新利用,使该阵列成为一个收集星光而不是制造激光束的大型望远镜。激光还可以为纳米飞行器提供动力,对太阳系的所有行星进行快速飞行,在几小时内向火星发射探测器,或在几天内向冥王星发射探测器,每次发射的费用为数十万美元。
沃登说:“一旦我们发射这些东西,并提供围绕另一颗恒星的行星的特写图像,这就开始定义人类作为一个整体和人类的未来。”“如果成功了,这将改变我们对自己作为一个物种和一个星球的看法。”
“突破摄星”的计划已经改变了“突破计划”组织成员看待其他相关项目的方式,比如“突破聆听”,努力收听来自宇宙文明的有意或无意的信息传输。如果我们能够在其他恒星系统中寻找可能适合居住的行星,并利用激光发射小型航天器来对它们进行调查,那么就没有理由认为我们是银河系中唯一这样做的人。飞船本身基本上是不能:gram-size星际探测器的地球大气层以20%的光速大约1吨的能量释放,区别爆炸产生的中大定期胡椒地球的太空岩石的速度每年一次。然而,如果它流入地球上功能更强大的地面天文台之一,那么推动这种探测器的激光就可能被探测到。“突破聆听”的大部分工作都围绕着寻找健谈的外星人通过无线电波交谈的迹象,但该项目也为寻找来自星际空间的任何激光闪烁提供了资金。
在周二的新闻发布会上,斯蒂芬·霍金在事先准备的发言中解释说,杏耀连接他对这个项目的支持更多的是关于生存,而不是科学。“地球是一个奇妙的地方,但它可能不会永远存在,”霍金说。“我们迟早要仰望星空。“‘突破摄星’是这段旅程中非常激动人心的第一步。”
罗卜表示同意。“在某种程度上,我们必须找到生活在地球上的其他选择,就像任何伟大的旅程一样,这必须从第一步开始——你不能放弃,”他说。“还记得奥斯卡·王尔德说过的话吗——‘我们都生活在阴沟里,但仍有人仰望星空。’”“当我在夜晚仰望星空时,它们看起来就像一艘航行在太空中的巨轮上的灯光。每次我都问自己同样的问题:在这艘巨大的船上,在那些灯光附近,还有其他乘客吗?如果这个项目有了成果,我们可以去拜访他们,找到答案。”