“突破攝星”執行董事Pete Worden在2017騰訊WE大會現場介紹“星芯片”。圖片來源：騰訊

史蒂芬·霍金 圖片來源：騰訊

有些重要的事物看起來可能毫不起眼。11月5日在2017騰訊WE大會現場，Pete Worden手裡的那塊“玻璃”就是如此，如果換個場合很多人大概都不會看它一眼。這塊邊長約1厘米、厚度約兩三毫米的四邊形透明狀物體實際上是一個迷你外空探測器，它是當今世界炙手可熱的“突破攝星”計劃要驗證的概念之一，學名“星芯片”。

“事實上，幾個月前我們已經推出星芯片較早的版本，并把它放在拉脫維亞的一個衛星上，用印度的推進器送入太空。”“突破攝星”執行董事、美國航空局艾姆斯研究中心原主任Worden說，“幾個月前較大的版本顯然已經發揮了作用，現在我們正進一步把它縮小，希望未來發射上去後它能發揮作用。”

“突破攝星”計劃是美國物理學家史蒂芬·霍金與俄羅斯企業家Yuri Milner去年一起啟動的計劃，目标是讓星際旅行變成現實。“如果成功，在座各位有些人在有生之年内，将能看到我們向距離太陽系最近的星系——半人馬座α星系發送一個探測器。”當天，霍金在WE大會的開場報告讓現場千餘名觀衆在腦海中踏上了星際旅行乃至太空移民的想象之旅。

“縮水”的地球

“如何才能确保在力所能及的範圍内，讓人類的未來盡可能完美？為什麼要考慮探索其他宜居星球？”霍金在WE大會開場時的“北京兩問”在觀衆頭腦中引發無數問号。随後，這位被譽為“宇宙之王”的輪椅上的老人從兩個維度——思考人類的未來；探索太空、尋求其他潛在宜居星球的選擇，闡述了宇宙背景下地球和人類扮演的角色。

地球正在“縮水”。霍金指出，在過去200年中，人口呈現指數級增長（目前約為1.9%），這意味着世界人口每40年就會翻一番。“這樣的增長不能維系到下一個千年。到2600年，世界将擁擠得‘摩肩接踵’，電力消耗将讓地球變成熾熱的‘火球’。”霍金認為，避免這樣的世界末日最好的方法就是移民太空。

在他看來，今天的情況在某種程度上就如同1492年前的歐洲。當時的人們堅信哥倫布的探險注定徒勞無功，然而新世界的發現對舊世界帶來了深遠的影響，新世界成為那些被剝奪權利地位、走投無路者的烏托邦。“人類向太空的拓展，甚至将會産生更深遠的影響，這将徹底改變人類的未來，甚至會決定我們是否還有未來。”霍金說。

宜居的行星

在其他條件适宜的星球上，霍金認為，生命的存在必定是可能的。盡管這種可能性極小，概率極低。

盡管如此，行星科學家們仍在孜孜不倦地窺視着星空，尋找着生命的迹象。而且，他們并非一無所獲。Worden表示，研究已經表明太陽系中火星（表面下有水存在）和土衛2（南半球有泉水湧出，且存在簡單的有機碳分子）以及木衛二等均可能存在生命。去年，歐洲南方天文台稱找到潛在的系外生命栖息地——圍繞半人馬座α三合星系的第三顆星比鄰星（隻有太陽的體積10%~20%的一顆紅矮星）運行的一個大小類似地球的行星比鄰星b。

這個距離地球僅有4.22光年的紅矮星可能是臨近地球的最可能有生命的一個行星，Worden說。“臨近半人馬星座裡的紅矮星——銀河系中70%的行星都是類似的小紅矮星——有7個跟地球非常接近，而且其中有3個或具備移居條件。”

“如果持續尋找，我們可以找到更多類似宜居的星球。但問題在于即便它們宜居了，我們是否能真正移居過去。”Worden說。如果按照今天最高的發射速度可能要8萬年才能到達想要到達的目的地，所以問題的關鍵是給太空旅行“提速”。“如果我們能提速到現在的1萬倍，才能在20年之内走到想去的星球。”

“星際航行必然是一個長期的目标。”霍金說。而向太陽系最近的半人馬座α星系發送探測器的“突破攝星”計劃則是人類初步邁向外太空的真正機會。霍金介紹，這個使命涉及三個概念：迷你太空飛行器、光動力推進和鎖相激光器。“星芯片”是尺寸僅幾厘米、但功能完備的太空探測器，附着在由超材料制成、重量僅有幾克的“光帆”上。然後，1000個由 “星芯片”和 “光帆”組成的納米飛行器被送入軌道。而在地面上，激光器陣列将共同形成一道超強光束，穿過大氣，以數十吉瓦（1吉瓦等于10億瓦）的功率射向太空中的“光帆”。

“這項創新背後的想法，是以光束來驅動納米飛行器的前進。這樣産生的速度雖然不及光速，但能達到其1/5，約合每小時1億英裡。”霍金說。這樣的系統可在1小時内抵達火星，幾天内到達冥王星，一周内可追上并超過“旅行者”号探測器，并在僅20年後到達半人馬座α星系。重要的是，“星芯片”的軌迹可能包括“比鄰星b”。

移民的挑戰

如果可以保證飛船用20%光速持續20年的航行，并不間斷地給地球傳回相關信息，Worden說。那麼，到2050年左右，人們或将收到整個銀河系中其他的星球上一些生命迹象的圖片。

“目前看來，這些都可能成為現實。”霍金說。但其中也存在一些重大挑戰。比如1吉瓦功率的激光器僅能提供幾牛頓的推力，不過因為納米飛行器隻有幾克重量，恰可以克服這一問題。但其工程方面的挑戰卻是巨大的。納米飛行器必須經受極限加速、極寒、真空和質子以及與太空粉塵等垃圾的碰撞。另外，由于大氣湍流，将一套總量100吉瓦功率的激光組瞄準太陽帆，也是很困難的事情。

還有一些嚴峻的問題，比如如何讓數百道激光穿過大氣波動時聚合？如何推動納米飛行器又不燒毀它們？如何讓它們瞄準正确的方向？此外，科學家還需要讓納米飛行器在冰冷的真空環境中工作20年，這樣它們才能将信号傳回到4光年外的地球。這些都是工程設計要解決的問題。“如果‘突破攝星’計劃能傳回毗鄰星系中宜居星球的圖像，這對人類的未來必将産生深遠影響。”霍金說。

與此同時，“突破攝星”計劃下的“突破聆聽”項目旨在尋找“外星人可能發給地球的信号”。Worden介紹，項目組正在把世界上最大的射電望遠鏡結集起來，如美國西弗吉尼亞州綠岸射電望遠鏡、澳大利亞帕克斯望遠鏡、中國FAST望遠鏡以及英國、南非等國的機構合作，尋找可能存在生命的行星。“我們沒有任何迹象完全證明有生命，但我們在持續努力，現在也有一些成績。我相信可以繼續嘗試回答我們想要回答的問題——到底外太空有沒有生命存在。”

“人類作為獨立的物種，已經存在了大約200萬年。我們的文明始于約1萬年前，其發展一直在穩步加速。”霍金說，“如果人類想要延續下一個100百萬年，我們就必須大膽前行，涉足無前人所及之處！”馮麗妃

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