科學(xué)家認(rèn)為，利用微波能量束驅(qū)動飛船進(jìn)行星際航行或是唯一沒有物理問題的方法

　　雖然巨大的微波發(fā)射器不能夠像準(zhǔn)直激光束那樣精確地射向飛船，但是建設(shè)費(fèi)用更加便宜

　　【搜狐科學(xué)消息】據(jù)國外媒體報道，一旦科學(xué)家在鄰近的恒星周圍發(fā)現(xiàn)適宜居住的行星，并且確定了存在生命的化學(xué)信號，那么就會激起我們派遣星際探測器去核實(shí)這個存在生命最佳候選者的興趣。

　　就目前來說，當(dāng)你計算進(jìn)行星際旅行所需要的能量時，你就會發(fā)現(xiàn)該夢想是非常難以實(shí)現(xiàn)的。我們暫且拋開奇特的“曲速引擎”（Warp drive）不談，把討論的范圍設(shè)定在僅僅利用簡單的作用力-反作用力牛頓第三定律工作的引擎。

　　無論是用核聚變、物質(zhì)-反物質(zhì)、甚至是黑洞來驅(qū)動，都需要星際飛船隨身攜帶大量的燃料儲備。因此，這就需要更多的能量來對一艘負(fù)載燃料的沉重飛船進(jìn)行加速和減速。

　　繞過這個難題的方法是在家門口產(chǎn)生大量的能量，然后轉(zhuǎn)化為能量束直接照射在星際探測器上。可以想象用花園中的水管來驅(qū)動水上漂浮的樹葉一樣。樹葉僅僅占水管和噴出水質(zhì)量的一小部分。

　　物理學(xué)家詹姆士?班佛德（James Benford）寫道“這是進(jìn)行星際航行唯一沒有物理問題的方法”

　　早在上世紀(jì)80年代中期，物理學(xué)家羅伯特?福沃德 （Robert Forward）提出了一種利用來自地球上的能量束來驅(qū)動星際航行的方案。福沃德甚至描述了如何利用激光束來對探測器進(jìn)行反推減速而進(jìn)入一個恒星系統(tǒng)。雖然巨大的微波發(fā)射器不能夠像準(zhǔn)直激光束那樣精確地射向飛船，但是建設(shè)費(fèi)用更加便宜。

　　班佛德在實(shí)驗(yàn)室開展了利用微波來測試“能量束驅(qū)動”（beam-riding）的基本原理。他發(fā)現(xiàn)一種圓錐形狀的太空帆看起來工作的最好。太空帆和探測器需要利用極其輕質(zhì)的材料來建造，如碳納米管、微桁架、石墨烯以及鈹元素等。而且需要承受來自高強(qiáng)能量束產(chǎn)生的2000華氏度高溫。這就要求太空帆的表面有極高的反射率，吸收很少的光子。

　　這樣的定向能束發(fā)射器需要巨大的投資來建設(shè)，它將是一部巨大的高耗能發(fā)射天線。根據(jù)班佛德的估計，建設(shè)一個用來驅(qū)動卡車大小負(fù)載的星際發(fā)射系統(tǒng)需要耗資180萬億美元。每一次星際飛行任務(wù)需要耗資5000億美元。但這樣的方案仍比建造自我驅(qū)動的星際飛船更加便宜。

　　更重要的是，位于地球或是地球附近的發(fā)射系統(tǒng)能夠更方便的進(jìn)行維護(hù)，畢竟你不會在飛往半人馬座α的星際航行中找到修復(fù)飛船的材料。以這樣的方式進(jìn)行星際飛行非常皮實(shí)，因?yàn)橐坏┨綔y器失敗，立即可以從生產(chǎn)線上拿出一個新的進(jìn)行替換。

　　班佛德說道，微波束驅(qū)動或許首先可以用在太陽系內(nèi)部進(jìn)行物質(zhì)運(yùn)輸，如向火星殖民地運(yùn)送設(shè)備、藥品等。攜帶載荷的太空帆可以在數(shù)小時內(nèi)加速到100萬英里每小時。一旦到達(dá)火星，可以利用減速發(fā)射器或氣動減速進(jìn)行制動進(jìn)入火星軌道。整個飛行過程僅僅耗時不到2個星期。

　　班佛德估計，一個飛往奧爾特云彗星(Oort cloud of comets)的使命（大約1光年遠(yuǎn)），需要建造一個2400萬千瓦直徑達(dá)2英里的天線，耗資大約在1440億美元。搭載的有效載荷大約150磅，是直徑0.5英里太空帆重量的一半。在經(jīng)過5個小時的微波束照射后，探測器可以被加速到14萬英里每小時。

　　一艘以光速的十分之一飛行并能夠在40年內(nèi)抵達(dá)我們的鄰居――半人馬座α星系的飛船，重量將會有數(shù)噸（除非使用最先進(jìn)的納米材料）。前美國宇航局局長丹尼爾?戈爾丁（Dan Goldin）曾經(jīng)提到要減小星系探測器的體積到一個罐頭盒大小。要命的是，從一個直徑60英里的天線發(fā)出的3000億千瓦的波束僅僅是為了驅(qū)動這么個小東西。這將相當(dāng)于全球消耗電功率的20倍。

　　這種探測器需要快速的加速以免帆面遭到氣化。加速度因此要到達(dá)地球表面重力加速度的50倍（50g），因此不要計劃可以在上面閑庭信步，你將會被壓成餡餅。（編譯：雙螺旋）