突破摄星能否成行

就在著名天体物理学家史蒂芬·霍金在中国开通微博的第二天，他宣布自己将参与启动由俄罗斯商人尤里·米尔纳主要支持的“超级”科研项目：“突破摄星”计划。这一大胆的计划拟建造一个激光推进的微型星际飞行器，预计最快用20年抵达离太阳系最近的恒星系统——半人马座阿尔法星。这一计划由美国航空航天局艾姆斯研究中心前总监沃尔登主持，不仅请来霍金这样的科学家“坐镇”，“脸谱”创始人马克·扎克伯格等企业家也参与了该计划。

这是一项耗费不菲的科学计划，保守估计也要50亿美元。这不是一个国家能够完成的，而其工程设想多少有些“不太靠谱”，不太可能获得政府财政的支持，难怪有人猜测霍金是来中国圈钱的。

很多伟大的科学成果，都肇始于科学家看似“疯狂”的想法。那么，这个计划可行吗？

讨论这个问题之前，我们先来说说半人马座阿尔法星。半人马座（Centaurus）阿尔法星包括三颗恒星，分别为半人马座α星A、半人马座α星B、半人马座α星C。其中，半人马座α星A、半人马座α星B靠得很近，是一个双星系统，中国古代称为南门二。半人马座α星C，一般称为比邻星，是距离太阳最近的一颗恒星（4.2光年），恒星分类属于红矮星。很多科幻电影或科幻小说都将其作为星际旅行的目的地，刘慈欣在科幻小说《三体》中也提到了半人马座阿尔法星。

即使使用目前最先进的航天器，到半人马座阿尔法星也需要万年以上——我们以迄今为止速度最快的“新视野号”为例，它需要14000年以上才能到达半人马座阿尔法星。而“突破摄星”计划提出制造“纳米飞行器”，可以在短短几分钟内加速到光速的五分之一，即每秒钟飞行6万公里。也就是说，“纳米飞行器”能在二三十年内达到半人马座阿尔法星，带去人类信息，也把那里的信息带回地球。

科学家们设想，“纳米飞行器”主要由两部分构成：计算机芯片大小的“星芯片”和不过几百个原子那么厚的“太阳帆”。其中，仅有数克重的星芯片上携带着摄影、导航和通信等设备。这个“纳米飞行器”的动力来源于激光：科学家先在地球上建造大规模的地基激光发射器，然后发射一个航天器，将数千个“纳米飞行器”带入太空。“纳米飞行器”进入太空后张开光帆，地面上的激光发射器聚焦激光束，发射强大能量的激光，把激光打在光帆上，提供“纳米飞行器”飞行的动力。

从理论上说，这个计划是可行的，但在工程技术上，实现难度很大。

难点之一：激光推进需要在地面建设强大激光源，不断地跟踪、照射飞行器。但如何做到让地球上激光源一直瞄准太空中这么小的“纳米飞行器”？

难点之二：光的能量与距离平方成反比，随着飞行器离地球越来越远，激光所能提供的动能也会迅速衰减。“纳米飞行器”能获得足够的能量飞行4光年吗？

难点之三：即便“纳米飞行器”真的飞到了比邻星，如何把信息传回来？现在航天器上都有一个外形像锅一样的天线，向地球方向发射无线电波，然后被地球上的大天线接收。这种方法显然不适用于小巧的“纳米飞行器”。那么，我们需要一种全新的通信技术，既轻便、又能避免能量的快速衰减。目前，还不知道这种通信技术是什么。

尽管有这么多困难，我们还是不得不佩服这些科学家和他们的支持者。就说这一项目最大的“金主”米尔纳，他就是那个牵头成立科学突破奖的人，300万美元的奖励远远超过诺贝尔奖。我国科学家王贻芳带领研究团队因在中微子研究中的贡献，去年分享了基础物理学突破奖。2015年，米尔纳更是拿出1亿美元资助地外文明搜寻计划，邀请宇宙大爆炸理论主要贡献者之一的史蒂芬·霍金、地外文明搜寻计划创始人弗兰克·德瑞克（Frank Drake）、系外行星发现者杰弗里·马西（GeoffreyMarcy）组成阵容豪华的科学家团队，目的只为寻找外星人。

或许，我们不应对这一计划的结果抱有太多苛求。人类对自然界的认识，不就是在设想—验证—再设想—再验证的循环中不断进步的吗？只做“可预见成功”的科研，我们就只能复制别人的成功。当然，科学既需要大胆假设，也需要小心求证、审慎实施。对这一计划，我们有理由期待，无论结果如何，都将使人类对未知世界的探索更进一步。