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霍金的微博No.2,你怎么看 精选

已有 5259 次阅读 2016-4-14 15:26 |个人分类:科普文章|系统分类:科普集锦| 激光, 霍金, 拿来主义, 突破摄星, 微型飞船

最近,要说微博上谁最火,当属霍金老爷子。他来中国刷微博了,才发了2条微博,粉丝便蹭的一下快300万。

他于北京时间3月23日开通新浪微博。北京时间4月12日10点12分,第一条微博向大家问好,第二条微博于4月13日8点8分发布消息:他和尤里·米尔纳发布“突破摄星”((Breakthrough Starshot))计划,并提到扎克伯格也加入了该计划的董事会。不难看出,霍金和该计划中相关人员希望有更多人能关注突破摄星计划,倘若能有人出资出力,出谋划策,就更棒啦。

发布会召开时间:人类首次航天飞行的55周年纪念日

发布会召开时间是美国纽约当地时间4月12日。而当天也是联合国确定的第六个国际载人航天日,也是人类首次载人航天飞行55周年纪念日。选在这一天发布这一计划,也是颇有深意和致敬意味的。

苏联航天员加加林

计划的目标:飞向半人马座α星,采集信号并发送回来

关键词:微型飞船、激光、星片、光帆

计划设想,未来的二十几年内,地面和空间望远镜会帮助天文学家们研究半人马座α星是否有行星。如果有,它们的大小、质量和大气组成是什么样的?再如果确实存在类地行星,计划将将来能建造一大批微型星际飞船,并以五分之一的光速被发射前往那里,近距离观测它们,并拍摄高分辨率照片,希望能分辨出表面特征,看看是否有陆地或海洋。假如拍摄者是我们近地轨道上的空间望远镜,要拍摄相同质量的照片,它们的主镜直径约达到千米量级。要知道,目前我们亲爱的哈勃太空望远镜主镜直径是2.4米,已属难能珍贵了。

为什么选择半人马座α星作为首个目标呢?原因很多,作为三合星系统的它,三颗恒星中的一颗是除太阳之外,距离我们地球最近的恒星系统,就在4.2光年之外。而距离太阳第二近的恒星就是约50光年之外。我想此刻半人马座α星的潜台词是:“还记得《三体》中的三星系统吗?我就是。我离你这么近,你也不来看看我。”

计划建造的微型星际飞船名叫“纳米飞行器”,它的船体是一块名为“星片”的电脑芯片。发布会上,“星片”的成片原件已登台亮相,它尺寸与邮票相当,轻至几克,小小的它却集成了摄像机、光子推进器、导航和传输部件等。

它将如何被加速至五分之一的光速?原理与太阳帆类似。据发布会介绍,该芯片将穿上一件名为“光帆”的超材料布蓬。地面上会建立由成千上万个激光发射器组成的阵列,发射高能激光,对光帆不断施加推力,使其加速至五分之一倍光速。如果飞船速度为五分之一倍光速,飞向半人马座α星约需要20年,相比于目前最快飞船若能发往同一目标所需的3万年时间,要让人欣慰的多,至少多数人能看到飞船的发射和抵达。

还有哦,他们计划发射的不是一个纳米飞船,而是很多个。他们将用发射卫星携带纳米飞船,然后在近地轨道释放它们。

面临的技术挑战

关键词:微型飞船、激光、信号收集、信号传递

听起来很美好的计划,实现它要解决很多技术难题。乐观的看法是,五分之一倍光速可以达到,并没有违背任何物理原理;用激光给光帆施加推力,物理和技术上目前也可行,只是强度能否满足微型飞船的加速要求,还需努力;信号的收集和传回在已有技术的基础上再努力,应该也可以。

现有的技术可行吗?对技术算是门外汉的我,还是先看看专家怎么说。以下三段内容编辑自《科技日报》中由记者何亮于4月13日撰写的一篇报道[1]

中国航天科工二院研究员杨宇光在接受科技日报记者采访时表示,“按照目前的技术原理来讲,至少在我们有生之年,‘突破摄星’计划是完全看不到的。”他认为,“突破摄星”计划提出的方案在工程上不可能实现。光束推进飞行器的想法是基于光压的原理。就像太阳照到我们身上会产生热量一样,将光照到一个物体上面,物体在不断获得能量的同时也会产生压力,但压力是微弱的。根据计算,如果将1克的物体加速到光速的20%,需要获得1.8万亿焦耳的能量,它相当于400吨TNT炸药的能量。虽然霍金没有选择日光而是用超强的激光,但是要想推到光速的20%,需要的总能量比一个原子弹爆炸的总能量还要高。这样强的能量集中到克级质量的探测器上,是现有材料无法抵挡的,而且复杂结构的飞行器也无法承受超高加速度。

《国际太空》杂志主编庞之浩在接受科技日报记者采访时也表示,现行的推进技术是“突破摄星”计划的难题之一。“在地面用激光推进一个邮票大小的飞行器前进,当飞行器远离以后,瞄准都很困难,更不要说准确地持续性光压推进。虽然,光子火箭很早就已经提出,在理论上‘呼声’也很高,但是在工程上难以实施,所以至今一直作为一个概念而存在。”

除了推进器技术,通讯问题也是一个关键。庞之浩介绍说,现在飞行最远的探测器——旅行者一号飞行了30多年,到达星际空间,所传回的信号要延迟17个小时。相对于旅行者一号,邮票大小的探测器抵达半人马座阿尔法星并成功拍摄照片,也需要4年多的时间才能将照片传回地球,这需要多大的能耗才能传回信号?能否测控又成了考验人类科学的一个难点。

一点愚见:

查看“Breakthrough Starshot”的主页,可以看到除了展示常规的项目目标、董事会成员和概念之外,他们将“挑战”(“Challenges”)单独标出来,并列举了目前还面临的技术难题以及目前已有的一些科技研究,开放式向全球有志有才人士收集意见。

抛开一些质疑,我觉得他们探索地外文明的决心、大胆前卫的计划和开放的集思广益令人钦佩,有些地方也值得学习。

而至于我们要持怎样的态度,我是非常赞同中国科学院高能物理研究所曹俊研究员在科学网博客中的博文表达的见解:“对参与‘突破摄星’计划,我们不应抗拒,将自己封闭在技术前沿之外,但切忌纯资金贡献。无论多少,一定要坚持以实物贡献,能在国内研发新技术,或者拿到国外技术转移,在国内生产。也要尽量参与方案设计和技术设计,培养人才。“

与此同时,我想到,对于牛人明星的话,鲁迅的拿来主义仍然没有过时。不是吗?




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