川陀太空讯(一辉)星际旅行对人类而言是个最终梦想,宇宙之大限制了我们对其他恒星的探索。最近的恒星在4.2光年之外,目前的任何成熟技术都无法抵达,连核聚变都做不到。如果以光速的20%速度前进,还需要20年才能抵达4.2光年外的半人马座。如此之快的速度还需要20年,这难免让人对星际旅行产生恐惧。

核聚变火箭最快速度理论也可以超过光速10%,也是太慢了,这意味着去半人马座需要40年以上的时间。这还是飞掠,不能进入半人马座阿尔法星的轨道,因为你要知道减速还要一定的时间。霍金提出的突破摄星计划是不减速的,以相对论速度从半人马座阿尔法星掠过,因此谈不上考察的意义,只能说是解决了人造物体第一次抵达其他恒星系统的问题。

对于革命性航天动力的研究,川陀太空注意到,来自内布拉斯加州大学林肯分校(UNL)的一个研究小组最近进行了一项实验,加速等离子体电子使其速度接近光速。这种“光学火箭”产生的力比传统火箭产生的推力大得多,对从太空旅行到计算和纳米技术的一切范围产生重大影响。川陀太空认为,谈到太空探索和科学研究的未来,很明显,光将起到至关重要的作用。一方面,一些研究机构正在挖掘“光通信”技术,即使用激光发送信息,以处理收集和发送给地球的不断增加的数据任务。另一方面,研究人员和工程师正在寻找激光来进行物质和光学计算机的微观操作。

这些应用的主要挑战之一是相关设备的大小,归结起来,传统的高能激光器通常巨大且昂贵。因此,缩小光加速粒子过程的能力不仅对研究人员有利,还可能产生无数新的应用。

科学家使用了迪奥克勒斯激光器进行实验,使用比太阳亮1000万倍的X射线激光快速激光脉冲聚焦在等离子体电子上,这个过程被称为尾场加速(或电子加速)。该技术可以发展成为星际旅行的储备技术,因为电子在“尾场波”中进行加速,使它们的速度可达超相对论速度(即接近光速),这种新的和独特的强光应用可以提高紧凑型电子加速器的性能,简单地说就是光压使物质直接加速。

通常,光在被反射、散射或吸收的地方施加微小的力。虽然力非常小,当它被正确地和连续地聚焦时会产生累积效应。在实验中,研究小组发现光脉冲使得等离子体中的电子被推离脉冲路径,在它们的尾流中产生等离子体波。这个新的实验有效地证明了控制尾场加速度初始相位的能力,这可以改善紧凑型电子加速器的性能。它的重要意义在于,由于传统电子加速器的尺寸巨大,并不能完美解决科学任务。

这一些民用应用上,该技术被称为“光学镊子”,前不久诺贝尔奖授予的就是光镊发明,即用光操纵微观物体的过程。其原理和光压飞船是相似的,都是利用光粒子推动,由此形成的应用是太阳能或光子电池,聚焦激光束用于加速反射帆以达到让人惊讶的速度。

这个设想与霍金的突破摄星计划不谋而合。俄罗斯亿万富翁Yuri Milner赞助的非盈利组织提议开发的激光光压航天器。这艘太空船由一艘观光帆拖曳的纳米飞行器组成,它依靠聚焦激光将其加速到相对论速度(光速的20%)。以这种速度,飞船可以在短短20年内完成半人马座阿尔法的旅程,并且可以送回拍摄的任何系外行星的图像,即半人马座阿尔法星Bb行星。

同时,这个实验也可能为粒子物理学家开辟一些突破性的研究机会。这项研究由内布拉斯加州林肯大学(UNL)极端轻实验室(ELL)的博士后研究员Grigoroy Golovin领导,成员包括来自ELL和上海交通大学的多名科学家。

川陀太空认为,光压的确是个非常有前景的星际旅行方法,但不是我们之前所理解的太阳光光压飞船,而是超高功率激光照射,推动航天器前进。不过这样的旅程基本上是单程票,要实现往返需要两边都装上超高功率激光。在太阳系内可以实现,比如火星和地球之间的摆渡飞船等。(川陀太空一点资讯独家内容)

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