僅需6秒就能到達(dá)月球，利用太陽光做動(dòng)力，光帆飛船有多厲害？

天文望遠(yuǎn)鏡目前能看到135億光年外的星系，并且這個(gè)紀(jì)錄可能在不久后還會(huì)被刷新。

除此之外，我們還發(fā)現(xiàn)了宇宙中許多奇特的天體，它們有著人類難以理解的特性，還有的天體和地球非常相像，生態(tài)環(huán)境十分宜居，如果以后地球不再適合人類生存，我們似乎不用擔(dān)心該去往何處的問題。

但以上所有的探測活動(dòng)，也只能基于望遠(yuǎn)鏡來查看，換到能夠?qū)嵉乜辈斓奶綔y器，我們甚至連太陽系都走不出去，比如目前行程最遠(yuǎn)的探測器是旅行者一號(hào)，它和地球的距離已經(jīng)達(dá)到了235億公里。

但太陽系的直徑大約為2光年，按照這樣的速度，旅行者一號(hào)還要17571年才能飛出太陽系。

如果不能在探測器的速度上取得巨大突破，人類將難以開展對(duì)宇宙的深空探測，未來的星際航行更是天方夜譚，即便我們有上萬年的時(shí)間等待探測器到達(dá)目的地，探測器也會(huì)半路耗盡能源然后和地球失聯(lián)。

人類不可能永遠(yuǎn)活動(dòng)在太陽系，向更廣闊的宇宙進(jìn)發(fā)是未來的大勢所趨，因此提升探測器的速度就成了當(dāng)務(wù)之急，只有這樣才能最大限度的節(jié)省時(shí)間和能源，隨著科技的發(fā)展，科學(xué)家逐漸意識(shí)到，太空中就有源源不斷的能量。

早在四百多年前，天文學(xué)家開普勒就曾設(shè)想過光能的利用，他發(fā)現(xiàn)彗星流浪在太陽周圍時(shí)，彗尾始終是背向的太陽的，開普勒推測可能是太陽發(fā)出了某種能量，讓彗星能源源不斷的獲得動(dòng)力。

假如人類也能利用這種動(dòng)力，星際航行豈不是會(huì)簡單許多？

雖然我們現(xiàn)在知道彗星的飛行和太陽神秘的動(dòng)力沒有什么關(guān)聯(lián)，但科學(xué)家確實(shí)發(fā)現(xiàn)了太陽的確存在一種能量，或許能幫助我們?cè)谔�空中航行�?/p>

這種來自太陽的能量叫做光壓，1784年時(shí)歐拉就提出了這個(gè)想法，不過直到1901年才由俄國物理學(xué)家列別捷夫首次測量出來，太陽會(huì)發(fā)光，這些光實(shí)際上由一個(gè)個(gè)光子組成，雖然它們的質(zhì)量很小，但照射到物體時(shí)仍然會(huì)有推動(dòng)力，會(huì)對(duì)物體表面產(chǎn)生光壓。

我們?cè)跁裉�陽時(shí)，也在不停的承受光壓。只不過人體面積比較小，一個(gè)成年人承受的光壓僅有1毫克左右，考慮到空氣阻力和其他因素，這點(diǎn)光壓完全可以忽略不計(jì)，但如果有足夠大的面積承載光壓，并將它放到?jīng)]有干擾的真空下，此時(shí)的推力可能就會(huì)大大增加。

基于以上原理，美國于2016年啟動(dòng)了“突破攝星”計(jì)劃，該計(jì)劃由著名物理學(xué)家霍金和其他幾個(gè)科學(xué)家發(fā)起，并獲得了美國宇航局的支持和贊助。

研究團(tuán)隊(duì)設(shè)想了一種質(zhì)量僅為10克的宇宙飛船，大約只有指甲蓋那么大，在飛船內(nèi)部可以集成配置許多微小但高效的儀器，比如高分辨率相機(jī)和自動(dòng)導(dǎo)航以及通訊設(shè)施，飛船的最大亮點(diǎn)在于外部的光帆，它用特殊的材料制成，厚度僅為幾百個(gè)原子直徑的大小。

飛船通過光帆承載光壓來獲得能量，當(dāng)光帆完全展開時(shí)看上去就像船帆一樣，只要受到光線照射就能獲得能量持續(xù)加速，理論上來說幾分鐘左右就能加速到每秒數(shù)萬公里，最終穩(wěn)定在20%的光速。

按照這樣的速度，只需要20年就能到達(dá)比鄰星。

不過該計(jì)劃前期所需資金達(dá)到了50多億美元，而當(dāng)時(shí)僅籌集了1億美元，加上技術(shù)在實(shí)踐方面尚處于起步階段，最后隨著霍金的去世該計(jì)劃就暫停了。

這樣的飛船在實(shí)踐中還會(huì)有許多困難，比如有障礙物該如何規(guī)避？

光線在傳播過程中的能量損耗也是巨大的，如何才能減少損耗？

以及當(dāng)飛船處于深空沒有光線的盲區(qū)時(shí)怎么和地球聯(lián)絡(luò)等等，其中任何一個(gè)問題都是目前難以解決的。

而NASA近日重啟了該項(xiàng)目，他們計(jì)劃研發(fā)一種衍射太陽帆，衍射太陽帆中會(huì)嵌入更加微小的光柵結(jié)構(gòu)用以改變光線入射角度，從而改變光壓最終的動(dòng)力方向，來解決行進(jìn)過程中規(guī)避障礙物的問題。目前在該研究上已經(jīng)投入了200萬美元。

除了美國之外，我國和日本等多個(gè)國家也在同時(shí)開展相關(guān)研究，日本于2010年發(fā)射了耗資3500萬英鎊的伊卡洛斯號(hào)，它的光帆展開后直徑為14米，厚度僅為7.5微米，相當(dāng)于頭發(fā)絲的十分之一。

總的來看，目前所有太陽光帆的研究都還尚處于起步階段，未來要解決的困難還有許多。不過只要腳踏實(shí)地的向前走，離目標(biāo)就會(huì)慢慢近一些。