相信大家对比邻星都很熟悉。它是距离太阳系最近的恒星,距离我们只有4.2光年。离开奥尔特云后,步行大约一半的距离就快到了。比邻星所在的系统并不是一个单星系统。它所在的比邻星(半人马座阿尔法星)是一个由三颗恒星组成的三星系统。也是《三体》中三体人故乡的原型。然而,实际上,半人马座三颗恒星的运动并不是无规律的。相反,它们有着特殊的运动关系:其中,比邻星相对独立,另外两颗恒星距离它很远,更像是双星。系统。
作为距离我们最近的外恒星,比邻星周围是否有行星?答案是它们不仅存在,而且已经发现了三个;不仅有三颗,其中两颗是岩石行星;它们不仅是岩石行星,而且这两颗行星甚至都位于宜居带内。然而,由于比邻星是一颗红矮星,它的宜居带距离恒星非常近。这里的行星很容易被恒星潮汐锁定。另外,红矮星的“脾气”已经很暴躁,可以引发超级耀斑等。来吧,那么对于行星来说,即使位于红矮星的宜居带内,也可能不太适合居住。
但毕竟它们是距离我们最近的系外行星,尤其是比邻星b,它也是一颗类地行星,质量与地球相近,所以人们对它仍然抱有无限的遐想。因此,很多人认为:与其老是用望远镜观察这么近的距离,不如直接派探测器去实地考察岂不是更好。
然而我们知道,虽然比邻星距离我们比较近,但4.2光年对于今天的人类来说仍然是一个难以企及的距离。要知道,迄今为止人类最远的探测器航海者一号,自1977年发射以来,已经飞行了近半个世纪,只走了0.0025光年。按照这个速度,至少需要八万年才能到达比邻星。因此,想要真正实现星际航行,就必须有更先进的驾驶方式,比如光帆技术。
与过于科幻的反物质发动机和曲速发动机相比,光帆是一项非常贴近现实的技术。早在20世纪20年代,前苏联的科学家就有了利用太阳光的光压来推进航天器的想法。这项技术被称为“太阳帆”。近年来,尽管一些国家在这方面的研究仍面临诸多挑战,但也取得了一些进展。
还记得之前介绍的寻找外星生命的“突破计划”计划吗?下面的《突破星空摄影》就是这个方向的研究计划。该计划的早期“小目标”之一是利用光帆技术向比邻星发射微型探测器。
为什么要使用微型探测器?由于光子能产生的推力极小,要使其发挥作用,一方面需要增加能量(如使用高功率激光器、增加帆的面积),另一方面另一方面,设备的重量必须尽可能减轻(例如限制在几十克)。它需要既大又轻。可见,物质问题是首先需要克服的一大难点。
一旦找到了建造探测器的合适材料,研究人员接下来计划使用高功率激光阵列来加速探测器。
这样,在不断前进的累积效应下,这样的“克”级探测器理论上最终可以达到20%的光速。这意味着人类探测器有望在100年内到达比邻星。
然而,这样的“克”级探测器太小,其能力受到很大限制。就算去了那里,也干不出什么大事。如果中途出现什么意外的话,几十年的努力就全部白费了,所以……为什么不使用更多的发射点呢?
在这次提交给NASA的概念中,研究人员计划一次发射数百个探测器,然后最终建立一个由数千个探测器组成的集群。这样一来,可以做的事情还有很多。首先,探测器可以在前往比邻星的途中提前开始工作。例如,我们之前对太阳系周围星际云的了解非常有限。现在我们可以在现场看看它们。这也将是人类第一次从太阳系之外的角度观察我们的宇宙。
当探测器到达比邻星时,我们可以借助由数百个探测器组成的虚拟望远镜阵列进行高分辨率观测。无论是恒星、行星、未被发现的卫星,甚至是小行星,我们都可以直接对它们进行成像。
听起来令人兴奋吗?不幸的是,该项目今年未能获得美国宇航局(NIAC)的第二阶段资金,该项目仍处于概念阶段。
但即便如此,“蜂拥比邻星”仍然是一个值得研究和进一步发展的想法,并且像其他光帆项目一样,它们向我们展示了未来几十年人类星际任务可能会是什么样子。
[1] 卢卡斯·E.等人。 :使用激光光帆的研究。学报。 129:316-324。 (2016)。
[2] 龚S.,M.关于太阳帆。 3, 93–125 (2019)。
[3] 赵武,李。和太阳能:A键。的 。 36(5):125-144。 (2023)。
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