人类在宜居行星探索之路上的奋斗历程——半人马星座的航程

澳大利亚研究人员不久前设计了一款星际推进系统，用于将一艘宇宙飞船发射到我们最近的恒星邻居之一——并使用1亿束激光。

来源：突破攝星计划

澳大利亚国立大学(ANU)的研究团在“突破摄星”项目中，开发一种使用“光帆”技术的超轻型航天器。其振奋人心的目标是在短短20年内，让该星际旅行者穿越数万亿公里的星系，到达距离太阳第二近的半人马座阿尔法星。

据了解，目前远地航天器为旅行者1号，距离地球约220亿公里，仅太阳系之外——在1977年发射的。用我们所谓的传统航天器技术，要到达最近的恒星系统也需要数百年的时间。但是澳大利亚国立大学的天体物理学家ChathuraBandutunga，新研究的第一作者，说到激光推进系统可能是这个宇宙难题的答案。

班杜·顿加解释说：“要跨越半人马座阿尔法星和太阳系之间的巨大距离，我们必须跳出固有思维，打造一种星际空间旅行的新方式。

一篇发表在《美国光学学会杂志B》(Journalof The Optical Society of AmericaB)上的论文概述了其设计理念：在地球上，数以百万计的激光器组成的巨大的阵列，共同照亮宇宙飞船的“帆”，并让它加速执行星际任务。

创建该项目的澳大利亚国立大学节点的物理学家罗伯特·沃德(RobertWard)说，激光的协调是关键。

沃德解释说：“‘突破摄星’计划估计所需的总光功率约为100GW，是目前世界上最大电池容量的100倍。”

“为了完成这一工程，我们估计需要大约1亿台激光器。”

研究人员面临的主要挑战之一是如何测量每个激光“漂移”了多少。

合著者保罗·西布利说：“我们使用一个随机数字信号来搅乱每个激光的测量值，并在数字信号处理中分别解读每个激光。”

“这使得我们能够从一大堆杂乱的信息中挑选出我们需要的测量值。然将问题分解成小数组，并分段连接起来。”

设计原理不仅要求在地面上安装大量的激光器，也需要在空间上安装一个——一个“导向激光器”将被放置在单独环绕地球轨道的卫星上，作为地面展示的指挥。通过测量大气的细微变化并将信息传回来，它将矫正激光在地球上的路径，使它们不会因地球的大气扭曲。

班杜·顿加推测说：“一旦上路，光帆将在真空中飞行20年才能到达目的地。”“在飞越半人马座阿尔法星期间，它将记录图像和科学测量数据，并通过卫星传回地球。”

但这篇论文只是概述了一个设计——接下来，团队必须开始建造。

Bandutunga说：“下一步是在受控的实验室环境中开始测试一些基本元件。”“这包括将小阵列组合成更大阵列的概念，以及大气校正算法。”

相关知识

南门二（αCen、半人马座α）位于天空南方的半人马座，英文名AlphaCentauri，虽然肉眼分辨不出来，不过南门二实际上是一个三合星系统，其中一颗恒星是全天空第4明亮的恒星。不过因为其中两颗恒星距离过近，肉眼无法分辨出来，所以它们的综合视星等为-0.27等（超过第3亮的大角星），绝对星等为4.4等。南门二也作为南十字星座最外围的指引而闻名，因为南十字星座的位置太过南边，所以大部分的北半球都看不到。传闻当年郑和下西洋，就是用它来指引方向。

南门二是距离太阳最近的恒星系，只有4.37光年（约277,600天文单位）。比邻星（ProximaCentauri）通常被认为是这个恒星系的成员，距离太阳只有4.24光年。因为南门二距离地球相对较近，所以在关于星际旅行的冒险小说中，理所当然将它当成“第一个停靠港口”，并预测在人口爆炸时甚至会对这个恒星系进行开发与殖民活动。这些观点通常也在科幻小说与电子游戏中出现。

BY: cosmosmagazine

FY:逆光

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