科学家欲打造光束推进飞船探索宇宙(图)

太阳帆飞船

　据国外媒体报道，我们现在已经发现了大量系外行星，而一旦我们得以区分出其化学组成，那时我们或许将会尝试派出恒星际飞行器前往实际查看一探究竟，寻找生命存在的最佳候选星体。

　　但是梦想归梦想，当你考虑进行一次这样的考察之旅将会耗费多少能量时，你就会感到大吃一惊。或许在遥远的未来真的会出现非常先进的，现在无法想象的推进技术，但是在这里，我们仍然使用基于牛顿物理的“作用-反作用”引擎为基础进行讨论。

　　不管采用何种推进方式，核聚变推进，反物质推进，甚至黑洞借力推进，飞船本身都必须携带大量的燃料。然而这样做就会极大地增加飞船自身的重量，从而让加速或减速时需要耗费的能量随之大幅上升。

　　解决这一难题的方法或许就是，在地球附近制造出大量的能量，并将能量束瞄准飞行中的飞船。想象一下，这就像是用花园里浇花的软管冲刷一张树叶。在这种情况下，树叶的质量仅仅占到软管或水体质量的很小一部分。来自研究公司“微波科学”的詹姆斯·本福德(James Benford)写道：“这是唯一一种不存在物理学障碍的恒星际飞行模式。”

　　在上世纪80年代中期，物理学家罗伯特·富沃德(Robert Forward)首先提出借助从地球发出的能量束实现星际飞行的方案。这一理论后来经过了进一步发展，甚至给出了使用激光进行反向减速的方案，从而使其能够顺利进入另一个太阳系。巨型微波发射器的精度不如经过校准后的激光光束，但是它们的建造成本更低。这其中的关键点就在于，飞船必须要在由于微波长时间照射而变得过热之前获得足够的加速度。

　　本福德目前正在自己的实验室中对这种“光束推进”技术方案进行基本的测试工作。实验的结果显示，采用宽阔的圆锥形“船帆”似乎是效果最好的。当然这个船帆以及飞船本身都必须使用质量非常轻的材料制作而成，比如纳米碳管，石墨烯和铍等等。这些材料必须可以经受2000华氏度(约合1093摄氏度)的高温炙烤，这种高温是由射来的能量束造成的。这就要求这些材料具有极好的反射性能，能尽量少的吸收这些热量。

　　而用于发射这束超级能量束的发射器将是一个巨大的天线，耗资将会十分惊人。根据本福德的估算，建造一个可用于发射一辆卡车般大小载荷的能量束发射装置将耗资180万亿美元，并且每执行一次任务还需要额外花费5000亿美元。但是尽管这些数额听上去大得吓人，但是事实上，相比建造一艘自行推进的恒星际飞船，这样的花费仍然是相对较便宜的。

　　除此之外，由于这一巨型发射装置是被安装在地球上或是近地空间，因此可以对其相对方便地进行后勤维护保养，因为毕竟你在其它星球上可找不到可以维修的停泊港。并且这一系统很大程度上是可以承受失败的，因为如果有一个探测器坏了，我们只要直接另外在能量束上放置一个新的来替换就好了。

　　本福德表示，这项技术最先可以被用于在太阳系内进行测试，比如用于为在火星上执行任务的宇航员们传输重要的部件或药品。当被“射出”之后，这些载荷的飞行速度就将可以达到每小时100万英里(约合160万公里)左右。而当载荷抵达火星时，激光或大气减速系统将让其进入火星轨道。这样的物品传输时间将低于两个星期。

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