科学家称光帆可以在二十年内到达最近的恒星

科学家指出，由光帆驱动的船只可以在短短20年内到达距离地球最近的恒星比邻星。不久前看似科幻的事物现在已成为技术现实。来自世界各地的研究人员正在研究一些项目，以期在未来二十年将这种可能性转化为可行的任务。

光推进利用光子能量推动极轻的帆穿过太空。与燃烧燃料的传统火箭不同，这项技术不依赖于机载能量储备——它受到从地球或其他集中辐射源发射的强大激光的推动。持续的加速，即使很小，也会在整个旅程中实现越来越快的速度。

正在开发的项目转向太阳帆

航天机构和研究机构已经在地球轨道上测试原型。自 20 世纪 80 年代末以来，NASA 和美国顶尖大学一直致力于研究这项技术的变体。最近，实验任务在卫星上安装了轻型帆，证明了这一基本概念。

与 NASA 相关的喷气推进实验室 (JPL) 制定了由复合材料制成的超轻帆的规格。它们的厚度只有几微米，能够以毫米级的精度反射阳光或激光。计算表明，利用地面加速器产生集中激光束，重量仅为几公斤的航天器将达到光速的 10% 至 20%，足以在 20 年内覆盖 4.37 光年。

目标星距离40万亿公里

比邻星（Proxima Centauri），学名 Proxima do Centauri，距地球 4.24 光年。以公里计算，距离约为40万亿公里。航海者号探测器是人类发射的速度最快的探测器，需要 7 万年才能到达那里。具有相对论速度的光帆将创造一个完全不同的机会。

最近的研究表明，比邻星至少有三颗系外行星绕其运行。其中之一，比邻星d，可能位于宜居带——地表可能存在液态水的区域。另一个是比邻星 b，于 2016 年被发现，也引起了天文学家的兴趣。研究这些直接世界的可能性激励了“突破摄星”项目的研究人员，这是一项由科技亿万富翁资助的国际倡议。

技术挑战仍然严峻

制造一种能够承受太瓦激光加速而不熔化或分解的蜡烛仍然是一个主要障碍。目前的材料在如此强度的集中辐射下会迅速降解。

工程师还需要解决：

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• 多年来持续加速期间的轨迹稳定
• 与地球的通讯——信号需要四年多的时间才能返回
• 防止极速时与星际尘埃碰撞
• 激光束精度可保持帆在数十亿公里内保持对准
• 将相机和科学仪器小型化至总质量几克

货船和自动探测器最初将是最可行的平台。携带相机和传感器的帆将具有重要的科学能力。传输比邻星飞越过程中捕获的数据需要数年时间，但信息终会到达。运送人类仍然是一个更加复杂的问题——所涉及的速度带来了尚未解决的生物学挑战。

航天机构看到财务可行性

据估计，二十年来开发该技术的成本将在 5 至 100 亿美元之间。中国和俄罗斯等国家也在研究辐射推进。欧洲航天局已将该技术纳入其长期探索计划。这种国际趋同表明投资将不容忽视。

商业项目也参与角逐。航空航天技术公司已经为航天机构提供工程服务。电子元件的小型化已经足够先进，可以实现重量仅为克的复杂机器人探针。

下一步包括在轨测试

研究人员计划在未来三年内在商业卫星上发射实验性帆原型。高强度抗辐射测试在专门实验室进行。计算机模拟完善了加速度和稳定性参数。

如果测试按预期进行，更大的投资决定将在 2028 年至 2030 年间做出。带有小型激光加速帆的演示任务可能会在 2030 年代中期起飞。这将为 2040 年或 2045 年左右向比邻星发射更大的探测器留下调整空间。

科学家强调，20 年的最后期限并不能得到保证——这取决于持续的融资、材料创新和未知挑战的解决方案。然而，大多数人都认为技术道路是开放的。科幻小说变成现实需要毅力和资源。两人终于开始行动了。