科學家指出，光帆驅動的船隻可以在短短20年內到達距離地球最近的恆星比鄰星。不久前看似科幻的事物現在已成為技術現實。來自世界各地的研究人員正在研究一些項目，以期在未來二十年將這種可能性轉化為可行的任務。
光推進利用光子能量推動極輕的帆穿越太空。與燃燒燃料的傳統火箭不同，這項技術不依賴機載能量儲備——它受到從地球或其他集中輻射源發射的強大雷射的推動。持續的加速，即使很小，也會在整個旅程中實現越來越快的速度。
正在開發的項目轉向太陽帆
航太機構和研究機構已經在地球軌道上測試原型。自 20 世紀 80 年代末以來，NASA 和美國頂尖大學一直致力於研究這項技術的變體。最近，實驗任務在衛星上安裝了輕型帆，證明了這個基本概念。
與 NASA 相關的噴射推進實驗室 (JPL) 制定了由複合材料製成的超輕帆的規格。它們的厚度只有幾微米，能夠以毫米級的精度反射陽光或雷射。計算表明，利用地面加速器產生集中雷射光束，重量僅為幾公斤的太空船將達到光速的 10% 至 20%，足以在 20 年內覆蓋 4.37 光年。
目標星距離40兆公里
比鄰星（Proxima Centauri），學名 Proxima do Centauri，距地球 4.24 光年。以公里計算，距離約40兆公里。航海家號探測器是人類發射的速度最快的探測器，需要 7 萬年才能到達那裡。具有相對論速度的光帆將創造一個完全不同的機會。
最近的研究表明，比鄰星至少有三顆系外行星繞其運行。其中之一，比鄰星d，可能位於宜居帶－地表可能存在液態水的區域。另一個是比鄰星 b，於 2016 年被發現，也引起了天文學家的興趣。研究這些直接世界的可能性激勵了「突破攝星」計畫的研究人員，這是一項由科技億萬富翁資助的國際倡議。
技術挑戰仍然嚴峻
製造一種能夠承受太瓦雷射加速而不熔化或分解的蠟燭仍然是一個主要障礙。目前的材料在如此強度的集中輻射下會迅速降解。
工程師還需要解決：
- 多年來持續加速期間的軌跡穩定
- 與地球的通訊－訊號需要四年以上的時間才能返回
- 防止極速時與星際塵埃碰撞
- 雷射光束精度可保持帆在數十億公里內保持對準
- 將相機和科學儀器小型化至總質量幾克
貨船和自動探測器最初將是最可行的平台。攜帶相機和感測器的帆將具有重要的科學能力。傳輸比鄰星飛越過程中捕獲的資料需要數年時間，但訊息終會到達。運送人類仍然是一個更複雜的問題——所涉及的速度帶來了尚未解決的生物學挑戰。
航太機構看到財務可行性
據估計，二十年來開發該技術的成本將在 50 至 100 億美元之間。中國和俄羅斯等國也在研究輻射推進。歐洲太空總署已將該技術納入其長期探索計劃。這種國際趨同顯示投資將不容忽視。
商業項目也參與競爭。航空航天技術公司已經為航太機構提供工程服務。電子元件的小型化已經足夠先進，可以實現重量僅為克的複雜機器人探針。
下一步包括在軌測試
研究人員計劃在未來三年內在商業衛星上發射實驗性帆原型。高強度抗輻射測試在專門實驗室進行。電腦模擬完善了加速度和穩定性參數。
如果測試按預期進行，更大的投資決定將在 2028 年至 2030 年間做出。小型雷射加速帆的演示任務可能會在 2030 年代中期起飛。這將為 2040 年或 2045 年左右向比鄰星發射更大的探測器留下調整空間。
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。科幻小說變成現實需要毅力和資源。两人终于开始行动了。