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科学技术 / 发现 / 宇宙探索

霍金联手科技大亨打造“纳米飞船” 飞船仅几克重

文字:[大][中][小] 2016-4-14  浏览次数:34756

  12日,在美国纽约新世贸中心观景台,霍金(前)和参加“突破摄星”计划发布会的成员展示名为“星片”的电脑芯片。新华社记者 李畅翔 摄

  通过微博登陆中国的霍金已经成为一名超级“网红”。昨日8时,霍金发布微博,将联手俄罗斯大亨尤里·米尔纳和美国脸书创始人扎克伯格合作建造大批纳米飞船,并以五分之一光速的速度将它们发射前往半人马座阿尔法星。

  启动“突破摄星”计划

  12日,名为“@史蒂芬霍金_StephenHawking”的微博用户出现,声明为霍金教授的官方微博,其内容由霍金团队以及某社交媒体公司共同管理维护。昨早8时,霍金在微博上宣布启动一项名为“突破摄星”的太空探索计划。

  在该计划中,霍金打算研发出一台“纳米飞船”,其质量为克级,能够进行自动化太空探测,并通过激光照射使其速度达到光速的五分之一。霍金估计,如果这种纳米飞船研发成功,这些微型飞船将会在发射后二十年左右到达半人马座阿尔法星。

  “爱因斯坦曾经幻想在宇宙中乘着一道光线飞驰”,霍金在声明中说,这为爱因斯坦的狭义相对论奠定了基础。一个多世纪后,霍金认为,人类有机会可以达到的速度是每小时一亿英里,虽然只是光速的一小部分,但已经有希望在人类的时间尺度内到达一些恒星。

  米尔纳先期投1亿美元

  霍金还透露,俄罗斯科技大亨尤里·米尔纳和脸书创始人马克·扎克伯格也加入了该计划的董事会,为“突破摄星”助一臂之力。

  米尔纳昨日指出,“55年前的今天,尤里·加加林成为了人类进入太空的第一人。今天,我们正在准备下一个前往星星的巨大飞跃。”他说,这种新型 飞船只有邮票那么大,重量只有几克重。纳米飞船的芯片仅有二三厘米见方,但集成了摄像机、光子推进器、导航和传输部件,制造成本仅相当于一部iPhone 手机。

  据外媒报道,“突破摄星”计划将由美国宇航局艾姆斯研究中心前主任皮特·沃登牵头,世界一流科学家和工程师组成的委员会提供建议,纳米飞船的开发可能需要数年时间。米尔纳先期投入1亿美元,整个项目研发可能耗资50亿至100亿美元,希望能吸引到其他国际投资者。

  释疑

  纳米飞船有何特别之处?

  形状小功能强,能进行星际旅行,捕捉星际影像

  媒体报道称,霍金提出的“突破摄星”计划,打算通过卫星向太空释放数千个纳米飞船,这种微型飞船的形状如同一只背后有帆的蝴蝶,携带有摄像头、通讯设备等,可加速至光速五分之一,在发射后20年左右到达半人马座阿尔法星,并将捕捉到的星际影像回传到地球。

  这个飞行器的质量是以克计算的。果壳网频道主编虞骏对新京报记者表示,这意味着这个飞行器会做得非常轻非常小,因为越小的东西加速越快。质量为 克级,意味着这个集纳了光帆、通讯导航、能源、通讯、拍照的设备可能是一块芯片,全部重量只有几克。虞骏分析,霍金发布这一计划时,可能意味着他已经有了 第一代芯片的雏形或者原型。

  “可能像是一枚邮票”,《国际太空》杂志执行主编、空间技术专家庞之浩告诉新京报记者,目前确实出现了芯片卫星,但是完全处于试验阶段,只在地 球轨道试运行,寿命也不长,“有的几个月,有的一两年”。按照霍金的规划,这枚邮票大小的飞船上还要加上自控、通讯、摄影摄像系统,技术难度更高。

  纳米飞船能到达半人马座?

  技术原理可行,多国进行研究,只有初步进展

  公开资料显示,阿尔法星系是距离太阳系最近的星系,其中还有一颗和地球有着近似质量的行星,有可能成为人类下一个家园。

  如果使用传统的太空飞船技术,需要3万年才能抵达。庞之浩表示,目前人类发射的太空飞行器中,走得最远的是美国的旅行者一号探测器,“走了四十年左右,刚出星际恒星”。

  霍金说,这个纳米飞船依靠激光束和光帆推动飞行,因此可以达到光速的五分之一,用20年时间到达半人马座阿尔法星。庞之浩对此分析,这是一项类 似于光子火箭所使用的太阳帆的动力,“这个概念早就提出来了,只是看上去很美”,庞之浩说,通过用光压产生动力从而不断加速,美国、日本都曾有过设计方 案,但目前只有初步进展。按照目前使用的化学能、电能等常规技术,要到半人马座阿尔法星需要三万年到四万年的时间。核动力火箭的研制也取得了一定突破,可 以把去火星的时间从八九个月缩短到两个月左右。

  虞骏说,光帆技术并不新鲜,曾在2010年时研发出应用品,原理就是利用光照射到物品上产生小而微弱的推力,制造出非常大非常轻的光帆,实现加速。再加上高能激光,能让光帆达到非常快的速度,实现星际旅行。

  “突破摄星”计划有何难点?

  未做前期试验,数据回传未获得突破

  “突破摄星”计划一经发布便遭遇热议,有人称之为科幻,有人称之为科学。

  “这是一个前所未有的超大胆的计划”,庞之浩说,“突破摄星”计划中的驱动技术和达到光速的理念更多出现在科幻小说中,目前来看可行性非常低。 特别是霍金此次是以私人公司开展研发,与政府行为相比,在资金、人才、技术上会遭遇很大问题。如果取得技术突破,会给人类生活带来一系列革命性的变化。

  庞之浩表示,无论是光火箭,还是邮票大小的飞船,再到地面超大功率激光阵列及其瞄准问题,从来没有人做过前期试验,这些都可能在星际旅行中产生变化,飞行器的寿命也难以保证。

  中科院高能所研究员曹俊介绍说,目前信息传输主要依赖电磁波,即使纳米飞船上能搭载信号发送器,传送信息也是难题。虞骏进一步分析,根据发布会 透露的内容,霍金手上很可能已经有了第一代芯片的雏形,但霍金没有提到数据的回传问题。“去年新视野号从冥王星回传地球照片,速度只有1kb每秒,要到今 年才能传输完。”虞骏说,即使光帆、芯片都有了雏形,激光也有可能实现,但数据回传技术很难突破。