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【探测器】“突破摄星”计划继续推进！人类将以20%光速冲出太阳系！( 二 )


突破摄星探测器目的地：Proxima b
何为突破摄星计划？
该计划的目的是用光帆携带克级的纳米飞行器 ， 然后利用地面激光阵列持续不断照射光帆 ， 直至将其加速到60000 km/秒 ， 也就是光速的20% ， 按此速度 ， 这种克级的纳米飞行器将在20年内到达比邻星 ， 通过减速入轨后 ， 将在40年内人类即可收到探测器从比邻星传回的信息！
毫无疑问 ， 这可能是SETI计划以来最具开创性的计划之一 ， 并且它利用的都是现有技术 ， 从理论上来看它完全可以实现 ， 但它仍如存在绕不过去的几个难题！
如何发射
发射纳米探测器首先需要将光帆加速的激光阵列 ， 地面上建造成本相对比较低 ， 但需要自适应技术克服大气湍流 ， 而且必须考虑损耗 ， 如果在轨道上建造 ， 那么其计划肯定要遥遥无期！UCSB物理学教授Philip M. Lubin建议将激光阵列的发射波段设定为1060 nm ， 这早已是一种红外激光 ， 肉眼是看不到的！
哈佛大学天文学系系主任阿维·勒布和博士后扎克·曼彻斯特（Zac Manchester）计算出了光帆的形状 ， 验证了其与激光束之间的相互作用 ， 并且阿维·勒布还要求加入团队参与整体设计与研究工作 。
地面激光阵列
美国宇航局皮特·克鲁帕（Pete Klupar）认为在轨道上建设成本可能高达千亿美元 ， 因此他认为在地面建设还比较现实一些 ， 但资金缺口仍然高达百亿美元（俄罗斯富豪提供一亿美元 ， 这已经不是个小数 ， 但似乎还很遥远） 。
如何减速
鲁宾（Lubin）的初步计算表明 ， 如果地球上的相控阵激光阵列达到100GW ， 那么只需三分钟即可将纳米探测器光帆加速到20%光速 ， 而事实上显然不能如此粗暴 ， 只能缓慢加速以避免光帆在高G中撕裂 。
但另一个问题是如何减速 ， 20%的光速只要42分钟即可穿过日地距离 ， 到达比邻星也只有几十分钟可供探测 ， 因此减速将会是探测器发射成功后最大的挑战 。
两位德国科学家RenéHeller和Michael Hippke提出了一个环绕半人马座三星系减速的方案 ， 依次经过A星 ， B星最后到达目的地C星 ， 在这个过程中 ， 光帆会受到A星和B星辐射压的减速 ， 高达100000平方米的光帆将在环绕两颗恒星减速后进入C星的环绕轨道！
但这个方案最终只是进入C星 ， 也就是比邻星的恒星轨道 ， 它将成为比邻星的小行星 ， 仍然不足以到达比邻星的行星 ， 但已经可以在轨道上与行星交会时探测行星数据 ， 尽管机会不高 ， 不过对于一个克级的探测器来说 ， 这已经是一项史无前例的创举 ， 如果成功 ， 突破摄星计划将可以吹100年！
如何通讯
这个克级的探测器发射功率最高也就数瓦特（激光通信） ， 我们是否能接收到比邻星那边传输的瓦特级信号？这仍如是一个未知数 ， 但太空光学激光通信的最新进展使Starshot研究人员相当有信心 ， 他们认为尽管信号非常微弱 ， 但在巨型相控阵激光接收阵列中 ， 来自4光年外的窄带激光信号会被准确的从恒星背景辐射中被分离出来！
克级别探测器
哈佛大学的麦克道威尔称 ， 信号传输的激光窄带信号将有别于背景信号源 ， 但麦克道威尔仍将数据接收视为Starshot面临的重大技术挑战之一 。
【【探测器】“突破摄星”计划继续推进！人类将以20%光速冲出太阳系！】整一个计划中 ， 最令人激动的是它20%的光速 ， 这是人类梦寐以求的速度 ， 但它的投资也高达百亿美元 ， 尽管俄罗斯富豪已经开了一个头 ， 但何时实现仍如是个未知数！不过好消息是这个计划仍在继续展开 ， 尽管这周期会有些长 ， 至少有人在干活 。


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