趣百科︱霍金的小飞船为啥说翻就翻？

　　这几天，相信大家都被霍金的新闻刷屏了。

　　12号，霍金在中国正式开通了新浪微博。在他发出第一条微博后的一小时，粉丝量就暴涨了30万。那条微博则被人点赞88万次，转发36万次，有将近40万网友在下边留言评论。

　　到现在，霍爷已经有了300万粉丝量，而且还在不断增加。

　　13号，霍金发出了第二条微博。与以问候中国朋友为主旨的第一条微博不同，第二条微博明显“学术”了很多：霍金表示，他将与俄罗斯“土豪”尤里·米尔纳和Facebook CEO扎克伯格一起，研发第一台“纳米飞行器”，利用它来探索半人马座阿尔法星。

　　这是霍金发布的微博原文：

　　看完这条微博后，有网友激动地表示：

　　所以，霍金说的到底是什么意思？

　　简单来说，就是：

　　我们要以光为动力，向宇宙中发送上千个超小型探测器，让他们以1/5光速的速度，飞到半人马座阿尔法星去，再给我们发一堆自拍回来。

　　等等等等，半人马座阿尔法星是个什么鬼？太阳系、火星啥的还没整明白我们去那儿干嘛？

　　实际上，在科学爱好者甚至科幻爱好者中，半人马座阿尔法星都是非常有名的星系：它由3颗恒星组成，其中阿尔法星C星是距离太阳最近的恒星之一，距离仅为4.2光年。

　　由于它距离太阳系最近，因此在许多文学和影视作品中，都预测人类将对半人马座阿尔法星进行开发和殖民活动，使它成为地球“开拓宇宙的第一个港口”。此外，还有许多人认为这里可能存在着外星文明。

　　中国著名科幻作家刘慈欣所著、这几年非常流行的《三体》小说中，三体星人就居住在半人马座阿尔法星中，并且他们的名字“三体星人”也来源于阿尔星法三颗恒星的特殊天体系统。

　　冲出太阳系，邂逅外星人，探索全宇宙？听起来很美的样子，但是，按照目前已有的技术，到达那里要多久呢？

　　答案是：3万年。

　　现在你明白，为什么霍金的计划会引起这么大的轰动了：按他的计划，这些纳米小飞船将利用地面激光推动，达到光速的1/5。这样，人类只要20年就能近距离见到半人马座阿尔法星的“真面目”。

　　接近光速，3万年一下子变成了20年，听上去屌炸天的样子。

　　20年，那这是否意味着，我们都能见到半人马座阿尔法星的真面貌呢？

　　答案是，现在正在读这篇文章的人，基本都没戏。

　　没错，就连霍金本人，也很可能无缘得见自己这个宏伟计划的结果。

　　这是为什么呢？！

　　按照霍金的计划，那些“纳米飞行器”大小只有几厘米左右，重量只有几克。在飞行器上会安装上名为“光帆”的超材料布蓬，通过地面发射高能激光助力推进。“光帆”会吸收激光能量，带动微型飞行器前行，最终到达半人马座阿尔法星。

　　由于飞行器的质量非常小，在太空中又几乎没有阻力，在激光的不断加速下，理论计算显示其速度可达五分之一光速。

　　但是，按照目前的技术水平，这个方案存在着3个比较大的问题。

　　一、工程材料问题：

　　霍金提出的纳米飞行器方案属于光束推进飞行器。它的推进方式是基于光压的原理。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，但这个压力是十分微弱的。

　　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。

　　简单地说，我们现有的的工程材料不够坚强，无法承受这种高压。

　　二、推进器问题：

　　霍金提出的“纳米飞行器”大小只有几厘米。诸君可以想象一下，在地面上用激光推进一个邮票大小的飞行器前进，当飞行器远离地表以后，瞄准都很困难，更不要说在广袤的宇宙中，持续性地进行光压推进。

　　而且，光的能量与距离平方成反比，随着飞行器飞出的距离变远，即便是激光，所能提供的动能也会迅速衰减。此外，飞行器在太空中的运行不是直线的，会缓慢转向。在这种情况下，要让激光跟踪小小的飞行器，还要给它提供足够的动力保持前行，其难度可想而知。

　　所以，虽然光子火箭很早就已经提出，在理论上‘呼声’也很高，但是截至目前，它一直是无法实施的难题，只停留在“概念”阶段。

　　三、通讯问题：

　　宇宙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后，传回照片需要4年多的时间。如此长的时间，如此远的距离，怎样将信号发射回地球？如此小的飞行器能否提供足够的能源发射信号？如何确保信号在经过长时间的削弱与衰变之后，地球仍然能接收并解析这些信号？

　　不过，虽然问题无数，困难重重，趣宝认为，我们还是要有信心，有希望的。

　　曾几何时，天空是不可触碰的梦想，群星更是遥不可及的远方。但是，短短几百年内，飞机、火箭、载人航天飞船、宇宙空间相继出现，人类进入了太空，踏上了月球，对无数曾经无比遥远的星球进行了探测和考察。这一切的实现，正是因为人类永远心怀着对探索的渴望，对未知的追求，对实现梦想的期望。

　　即使霍金的小船说翻就翻，我们这代人的小船说翻就翻，但是，只要我们坚持下去，终于有一天，人类一定会走出太阳系，走出银行系，感受到整个宇宙的宏达与美妙。

　　好了，这期趣百科就说到这里，我们下期再贱！