霍金的“突破星击”计划中一个很重要的点是“奈米飞行器”，霍金的名气令这项野心勃勃的计划更加激动人心。然而，奈米太空船这项计划尽管在理论上是可行的，在工程技术实现上却是一个大胆的冒险。下面为大家介绍“奈米太空船”。
“突破星击”计划中提出的“奈米太空船”，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。相比之下，迄今为止人类历史上飞行速度最快的太空船——“新视野号”在飞越木星加速后的峰值速度，也仅每秒钟飞行 20 公里（每小时 7.5 万公里），这一速度飞到冥王星就用了 10 年时间，如果以这一速度飞到比邻星至少需要 1 万 4 千年以上，显然是人类不可以接受的。
因此，米尔纳和霍金希望研制速度为光速五分之一的“奈米太空船”，在 2、30 年内就可以飞越 4 光年以上的距离，主要目的是希望快速抵达离我们最近的另一个恒星系统，去探索那颗恒星周围的行星，在带去人类资讯的同时，也把那里的资讯带回地球。
“奈米太空船”主要由两部分构成：电脑芯片大小的“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、导航和通讯等设备。
▲ 完全展开后的太阳帆效果图。
按照计划，科学家需要先在地球上建造大规模的基地激光发射器，然后发射一个太空船，将数千个“奈米太空船”带入太空。“奈米太空船”进入太空后张开光帆，地面上的激光发射器聚焦激光光束，发射强大能量的激光，把激光打在光帆上，提供“奈米太空船”飞行的动力。这一方案从理论上是可行的，但至少在目前，还没有能力制造出飞行速度达五分之一光速的飞行器。
▲ 地球上需要建设巨大的镭射发射器阵列，向太空发射聚焦激光光束。
▲ 地球上发射功率强大的聚焦激光光束，推动太阳帆加速飞行，把“奈米太空船”加速到光速的五分之一。
所谓太阳帆，是靠太阳光的光压推动帆面，进而提供推力的结构。由于太阳光的光压很微小，星际旅行所需的太阳帆面积要非常庞大，而且要先把太阳帆折叠起来，用火箭把它带入太空，然后在太空中展开。
太空中没有任何空气阻力存在，依靠这种微弱推力能为足够大面积的太阳帆提供 10e^-55～10e^-3g 左右的加速度。为了保证航向的正确，还需要调整帆面张开的角度和方向。
这个大胆设想面临的挑战十分巨大
难处一，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，但激光源从遥远距离怎样才能一直瞄准这么小的“奈米太空船”？
难处二，由于光的能量与距离平方成反比，随着太空船离地球越来越远，激光所能提供的动能也会迅速衰减。
难处三，即便“奈米太空船”真的飞到了比邻星，如何把资讯传回来也是一个巨大的困难。目前太空船上都有一个外形像锅子一样的天线，向地球方向发射无线电波，然后被地球上的大天线接收，但这种方法显然不能用于“奈米太空船”。因此需要一种全新的通信讯体制，既能十分轻便，又能避免能量快速衰减，而无法传递到地球。
探索未知世界是人类的天性，科学家受好奇心驱使，总是处于人类创新的前端。成功的科学家和投资者有共同的特质，那就是既需要往前的勇气，也需要严细慎实的精神。
（本文由 雷锋网 授权转载；首图来源：达志影像）
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