光帆早已从科幻成为现实,但「突破摄星」计划中的光帆需要在布满灰尘、气体、宇宙射线的星际介质中,连续飞行至少 4 个光年,依然保持完整和运作正常,这依然是个巨大的挑战。历史上已经有不少光帆宇宙飞船失败的案例,包括宇宙 1 号、光帆-A(LightSail-A)等。
(「伊卡洛斯」号的太阳帆,图片来自:日本宇宙航空研究开发机构)
目前成功发射的光帆航天器是日本 2010 年的「伊卡洛斯」号,其光帆对角线长度为 20 米,由聚酰亚胺树脂材料制成,厚度为 0.0075 毫米。它在飞行中通过保持旋转,利用离心力使帆保持张开,并于 2011 年完成了利用太阳光实现加速、修正轨道等多个实验项目。
去年 4 月 13 日,霍金在启动「突破摄星」计划时说:
爱因斯坦曾经幻想在宇宙中乘着一道光线飞驰,这个思想实验为他的狭义相对论奠定了基础。一个多世纪后,我们有机会可以达到光速的一小部分:一亿英里每小时。只有通过这么快的速度,我们才有希望在人类的时间尺度内到达那些恒星。
另一位项目发起人尤里 · 米尔纳(Yuri Milner),俄罗斯投资大鳄、全球投资基金 DST Global 的创始人,则讲到了制作成本,他说:
将来微型航天器能够实现量产,并且单个制造成本相当于一部苹果手机。
此外,马克 · 扎克伯格也是该计划的董事会成员之一。
「突破计划」有个你也能参加的太空探索众包计划「突破计划」最初在 2015 年由霍金和尤里牵头成立,在发布会上,霍金向世人宣称,宇宙中一定存在其他生命,我们只是需要花费时间去寻找他们而已。
目前整个计划包括「突破摄星」、「突破聆听」、「突破讯息」、「突破观察」四个项目。
突破摄星(Breakthrough Starshot)
(预想中的半人马座宜居星球图片,图片来自:Breakthrough Initiatives)
正如前文所述,此项目计划向半人马座阿尔法星发射微型航天器,让其以五分之一的光速飞行,飞行二十年后向地球发回那里图片。
突破聆听(Breakthrough Listen)
该项目于 2015 年 7 月启动,通过借助全球最大的天文望远镜,北半球的绿岸射电望远镜(Robert C. Byrd Green Bank)和南半球的帕克斯射电望远镜( Parkes Radio Telescope ),联合美国加州力克天文台的行星自动搜寻望远镜,对 100 万颗恒星和 100 个外星系进行探测,并将这三个天文望远镜的数据完全向公众开放。计划将历时 10 年,预算为 1 亿美元。
由于这三个天文望远镜一直在产生海量的数据,该项目还有一个众包项目,地球上能够联网的人群,都可以将自己电脑和智能手机的空闲计算能力去协助处理观测数据,只需要下载使用一个名为 「SETI @ home」 的程序就可以成为参与探索外太空的志愿者。
关注爱范儿(微信:ifanr),回复关键词「突破」,可以获得望远镜公开数据地址、「SETI @ home」程序的使用指南和下载地址。
突破讯息(Breakthrough Message)
(电影《降临》中外星人的沟通方式)
这是其中最为特殊的一个项目——一项奖金为 100 万美元的竞赛,鼓励人们探索可以用于星际生命之间对话的表达方式,并讨论往外太空发送消息这个行为的伦理和哲学问题。
我们有什么方式可以直接跟外星人对话?我们是否应该主动向外星人发送消息?在宇宙中,人类是什么角色?在什么位置?要去哪里?……在这些问题没有得到广泛讨论和高度结论之前,他们不会往外太空发送任何消息。《三体》的黑暗森林法则也告诉我们,先别贸然暴露自己。
突破观察(Breakthrough Watch)
(图片来自:Breakthrough Initiatives)
这个项目主要任务是在半人马座和地球 20 光年以内范围内,寻找类地行星,并搜寻它们是否存在氧气和其他生命迹象。
2016 年 8 月,欧洲南方天文台淡红点天文小组(the Pale Red Dot team)在半人马座比邻星周围,发现了一颗类地的行星。经过观测和计算,这颗小行星在比邻星的宜居带内,温度适宜,并且极大可能存在液态水。
可以说,这个项目与「突破摄星」、「突破聆听」紧密相连,因为如果一个星球宜居,那么它必将是微型星际航天器登陆的首要目的地,也是天文望远镜始终对准的目标。
地球以外有数千亿颗行星,银河系以外还有千亿个星系,这是目前我们所知道的宇宙。人类栖身于地球一隅,置身于正在加速膨胀的宇宙,微小如宇宙的尘埃,每日忙碌,往往不会意识到,自己正处在一个惊人和神秘的空间与时空中。
(2015 年新视野号飞掠冥王星拍下其近照)
我们围观过神州 7 号发射的直播,看过新视野号飞行 9 年、50 亿公里拍下的冥王星心形近照,或许在有生之年看到第一张半人马座阿尔法星系星体的近照时,可以笑着说下,霍金发起的那个外太空生命探索计划,我也贡献过一点点力量。