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霍金联手科技大亨打造“纳米飞船” 飞船仅几克重
霍金联手科技大亨打造“纳米飞船” 飞船仅几克重
作者:黄颖 郭锰 | 2016/4/13 15:28:05 | 浏览:1082 | 评论:0

12日,在美国纽约新世贸中心观景台,霍金(前)和参加“突破摄星”计划发布会的成员展示名为“星片”的电脑芯片。

霍金联手科技大亨打造“纳米飞船” 飞船仅几克重

李畅翔 摄

霍金联手科技大亨打造“纳米飞船” 飞船仅几克重

  通过微博登陆中国的霍金已经成为一名超级“网红”。昨日8时,霍金发布微博,将联手俄罗斯大亨尤里·米尔纳和美国脸书创始人扎克伯格合作建造大批纳米飞船,并以五分之一光速的速度将它们发射前往半人马座阿尔法星。

  启动“突破摄星”计划

  12日,名为“@史蒂芬霍金_StephenHawking”的微博用户出现,声明为霍金教授的官方微博,其内容由霍金团队以及某社交媒体公司共同管理维护。昨早8时,霍金在微博上宣布启动一项名为“突破摄星”的太空探索计划。

  在该计划中,霍金打算研发出一台“纳米飞船”,其质量为克级,能够进行自动化太空探测,并通过激光照射使其速度达到光速的五分之一。霍金估计,如果这种纳米飞船研发成功,这些微型飞船将会在发射后二十年左右到达半人马座阿尔法星。

  “爱因斯坦曾经幻想在宇宙中乘着一道光线飞驰”,霍金在声明中说,这为爱因斯坦的狭义相对论奠定了基础。一个多世纪后,霍金认为,人类有机会可以达到的速度是每小时一亿英里,虽然只是光速的一小部分,但已经有希望在人类的时间尺度内到达一些恒星。

  米尔纳先期投1亿美元

  霍金还透露,俄罗斯科技大亨尤里·米尔纳和脸书创始人马克·扎克伯格也加入了该计划的董事会,为“突破摄星”助一臂之力。

  米尔纳昨日指出,“55年前的今天,尤里·加加林成为了人类进入太空的第一人。今天,我们正在准备下一个前往星星的巨大飞跃。”他说,这种新型飞船只有邮票那么大,重量只有几克重。纳米飞船的芯片仅有二三厘米见方,但集成了摄像机、光子推进器、导航和传输部件,制造成本仅相当于一部iPhone手机。

  据外媒报道,“突破摄星”计划将由美国宇航局艾姆斯研究中心前主任皮特·沃登牵头,世界一流科学家和工程师组成的委员会提供建议,纳米飞船的开发可能需要数年时间。米尔纳先期投入1亿美元,整个项目研发可能耗资50亿至100亿美元,希望能吸引到其他国际投资者。

  ■ 释疑

  纳米飞船有何特别之处?

  形状小功能强,能进行星际旅行,捕捉星际影像

  媒体报道称,霍金提出的“突破摄星”计划,打算通过卫星向太空释放数千个纳米飞船,这种微型飞船的形状如同一只背后有帆的蝴蝶,携带有摄像头、通讯设备等,可加速至光速五分之一,在发射后20年左右到达半人马座阿尔法星,并将捕捉到的星际影像回传到地球。

  这个飞行器的质量是以克计算的。果壳网频道主编虞骏对新京报记者表示,这意味着这个飞行器会做得非常轻非常小,因为越小的东西加速越快。质量为克级,意味着这个集纳了光帆、通讯导航、能源、通讯、拍照的设备可能是一块芯片,全部重量只有几克。虞骏分析,霍金发布这一计划时,可能意味着他已经有了第一代芯片的雏形或者原型。

  “可能像是一枚邮票”,《国际太空》杂志执行主编、空间技术专家庞之浩告诉新京报记者,目前确实出现了芯片卫星,但是完全处于试验阶段,只在地球轨道试运行,寿命也不长,“有的几个月,有的一两年”。按照霍金的规划,这枚邮票大小的飞船上还要加上自控、通讯、摄影摄像系统,技术难度更高。

  纳米飞船能到达半人马座?

  技术原理可行,多国进行研究,只有初步进展

  公开资料显示,阿尔法星系是距离太阳系最近的星系,其中还有一颗和地球有着近似质量的行星,有可能成为人类下一个家园。

  如果使用传统的太空飞船技术,需要3万年才能抵达。庞之浩表示,目前人类发射的太空飞行器中,走得最远的是美国的旅行者一号探测器,“走了四十年左右,刚出星际恒星”。

  霍金说,这个纳米飞船依靠激光束和光帆推动飞行,因此可以达到光速的五分之一,用20年时间到达半人马座阿尔法星。庞之浩对此分析,这是一项类似于光子火箭所使用的太阳帆的动力,“这个概念早就提出来了,只是看上去很美”,庞之浩说,通过用光压产生动力从而不断加速,美国、日本都曾有过设计方案,但目前只有初步进展。按照目前使用的化学能、电能等常规技术,要到半人马座阿尔法星需要三万年到四万年的时间。核动力火箭的研制也取得了一定突破,可以把去火星的时间从八九个月缩短到两个月左右。

  虞骏说,光帆技术并不新鲜,曾在2010年时研发出应用品,原理就是利用光照射到物品上产生小而微弱的推力,制造出非常大非常轻的光帆,实现加速。再加上高能激光,能让光帆达到非常快的速度,实现星际旅行。

  “突破摄星”计划有何难点?

  未做前期试验,数据回传未获得突破

  “突破摄星”计划一经发布便遭遇热议,有人称之为科幻,有人称之为科学。

  “这是一个前所未有的超大胆的计划”,庞之浩说,“突破摄星”计划中的驱动技术和达到光速的理念更多出现在科幻小说中,目前来看可行性非常低。特别是霍金此次是以私人公司开展研发,与政府行为相比,在资金、人才、技术上会遭遇很大问题。如果取得技术突破,会给人类生活带来一系列革命性的变化。

  庞之浩表示,无论是光火箭,还是邮票大小的飞船,再到地面超大功率激光阵列及其瞄准问题,从来没有人做过前期试验,这些都可能在星际旅行中产生变化,飞行器的寿命也难以保证。

  中科院高能所研究员曹俊介绍说,目前信息传输主要依赖电磁波,即使纳米飞船上能搭载信号发送器,传送信息也是难题。虞骏进一步分析,根据发布会透露的内容,霍金手上很可能已经有了第一代芯片的雏形,但霍金没有提到数据的回传问题。“去年新视野号从冥王星回传地球照片,速度只有1kb每秒,要到今年才能传输完。”虞骏说,即使光帆、芯片都有了雏形,激光也有可能实现,但数据回传技术很难突破。

霍金第二条微博玩星际穿越

 

霍金联手科技大亨打造“纳米飞船” 飞船仅几克重

  继前一天,科学大佬斯蒂芬·霍金在中国开通微博发出第一条自编信息后,中国网友各种攀亲戚、求科普宇宙的调侃火速攻占评论区,粉丝数直彪270万成功晋升新一代国际网红,昨天,霍金再放大招,发出第二条微博,宣布将同俄罗斯商人尤里·米尔纳、美国社交网站脸书创始人扎克伯格合作建立一个新的太空探索项目,建造大批微型星际飞船,并以五分之一光速的速度将它们发射前往半人马座阿尔法星。

  霍金和米尔纳同时在纽约新世贸中心观景台宣布了这一名为“突破射星”的计划(如图)。当天是联合国确定的第六个国际载人航天日,也是人类首次载人航天飞行55周年纪念日。

  米尔纳在新闻发布会上说,“突破射星”计划的初步投资将为1亿美元,用来开发制造使用激光推进的微型星际飞船,并在当前一代人的时间内实现飞到半人马座阿尔法星的目标。

  据介绍,计划建造的微型星际飞船名为“纳米飞行器”,它由一块名为“星片”的电脑芯片作为船体。米尔纳在发布会上展示了“星片”的成品原件。该芯片仅有二三厘米见方,几克重,但集成了摄像机、光子推进器、导航和传输部件,是具有完整太空探测功能的飞行器,而制造成本仅相当于一部iPhone手机。

  该芯片会安装上名为“光帆”的超材料布蓬,通过地面发射高能激光助力推进,“光帆”可吸收激光能量,带动微型飞船前行。由于飞船的质量非常小,在太空中又几乎没有阻力,在激光的不断加速下,理论计算显示其速度可达五分之一光速。如果成功的话,这可使飞船用约20年时间到达距离地球4.37光年的半人马座阿尔法星附近。半人马座阿尔法星是距离太阳系最近的恒星之一,但现有最快宇宙飞船也需花费3万年时间才能飞到那里。

  “我和霍金想表达的信息是,这是历史上第一次我们可以明确地说,星际航行是一个可实现的目标,”米尔纳说。

  据了解,“突破射星”计划由曾任美国航天局艾姆斯研究中心主任的彼得·沃登主持。该计划名称的前半部分与米尔纳此前牵头设立的科学大奖“突破奖”的名称相同,沃登现任该奖基金会主席。

  这一计划还得到参加发布会的物理学家弗里曼·戴森、阿维·洛布,及美国退役航天员梅·杰米森等多人的支持。此外,扎克伯格也参与出资,成为霍金、米尔纳之外的第三名董事会成员。

  “今天,我们决心向探索宇宙再迈出一大步,”霍金在发布会上说,“因为我们是人类,向往飞翔是我们的天性。”

  ■专家看法

  霍金“飞船”尚属科幻

  对于霍金开发以激光推进的微型星际“飞船”这一计划,中国专家认为,想法很好,但目前具有科幻色彩。如果在遥远的将来能够实现,将具有开创性工程意义,但还谈不到科学价值。

  “严格地说,霍金提出的航天器算不上‘飞船’,只是一个几厘米见方的飞行物,其设想的激光推进技术在工程方面也很复杂,”空间技术研究专家庞之浩介绍说。

  “以太阳帆为例,其概念诞生于20世纪20年代,这种方式需要一个巨大的反射镜将阳光照射到面积足够大的帆板上,在实际应用中有很大难度。时至今日,这一研发的进展速度并不快。激光‘飞船’的设想提出不难,在2050年前研制出一个雏形也有可能,但要飞到半人马座还是‘太过遥远’了。当然在更长的时间尺度上,这种激光推进方式可能会有希望,但这必须取得重大技术突破,现在无法预测,”庞之浩说。

  “但霍金的激光‘飞船’可作为科幻进行探索性研究,”庞之浩说,“可以先在技术上力求实现,而不必现在就追求它的实用价值。

 

致敬霍金——我从小到大作文里必写的例子

霍金联手科技大亨打造“纳米飞船” 飞船仅几克重
科普名著《时间简史》作者——史蒂芬·霍金

  看到霍金开微博引发的舆论热潮,你就不会再怀疑中国年轻人对科学明星的崇拜和追星热情了。霍金仅仅发了两条微博,立刻掀起一场狂潮,无数网友兴奋留言评论,不到一天粉丝量迅速涨到200多万,评论、转发和点赞数有数百万,创造了微博的一个奇迹。哪个明星能有如此高的热度呢?霍金教授在中国微博上享受到了比当红娱乐明星高得多的待遇。

  记得去年屠奶奶得诺贝尔奖后,曾有人拿屠奶奶获奖和黄晓明婚礼引发的关注比,批评媒体和网友追娱乐明星的热情远胜过科学明星,冷落了科学家而过度追娱乐明星。现在看来,这种批评是不对的,这种比较也是一种误导,看看霍金教授微博下的评论就知道,中国年轻人并不缺乏对科学家的尊重和对科学的热情。

  很多关注霍金教授的年轻人并不一定能理解他的黑洞理论,也看不懂他的“突破摄星”计划和“纳米飞行器”,但都知道霍金的传奇且励志的故事:全身瘫痪,不能说话,唯一能动的地方只有两只眼睛和3根手指,其他地方根本不能动。医生曾诊断身患绝症的他只能活两年,可他一直坚强的活了下来,写出了科普名著《时间简史》,证明了广义相对论的奇性定理和黑洞面积定理,提出了黑洞蒸发现象和无边界的霍金宇宙模型,让人类脑洞大开。所以很多年轻人都给霍金留言说:关注了您的微博让我感觉连接了宇宙,谢谢你为人类作出的贡献。

  中国的年轻人们不仅是就霍金的理论贡献向其致敬,更是向其精神致敬。一个网友的留言赢得了数万人的点赞认同:你是我从小到大作文里必写的例子,是我们的榜样。是啊,我们这代人有几个人作文里没举过霍金的例子?又有几个人没把霍金作为自己的励志榜样?

  这样的留言会令霍金教授温暖,也能唤起我们这些在作文里一起写过霍金故事的人的温暖记忆。很多这样的励志故事,要么是悲情的,要么是残缺的,要么是沉重的,而霍金教授是快乐的,始终能给人传递一种乐观向上的韧性,在让人惊叹奇迹时感受到温暖。

  从我们熟悉的这些霍金名言中能感受到这种温暖的韧性:虽然我行动不便、说话需要机器的帮助,但是我的思想是自由的。生活是不公平的,不管你的境遇如何,你只能全力以赴。一个人如果身体有了残疾,绝不能让心灵也有残疾。我的手指还能活动,我的大脑还能思考,我有终身追求的理想,有我爱和爱我的亲人和朋友,对了,我还有一颗感恩的心。

  过去,我们只是从霍金的故事和名言中感受他的正能量,这一次他来到了微博上,让中国的年轻人感觉随时可以跟这个科学偶像对话,从他的微博中汲取正能量。一个网友惊呼:妈啊,我和霍金交流了,虽然是单方面的,这将是世纪性对话。另一个网友说:我感慨世界之大,又感慨世界之小,微弱的联结,就好像用手指轻轻触碰宇宙。霍金开微博,不仅会掀起一阵追星热和科普热,引起年轻人对科学理论的关注热情,更通过霍金这个符号向微博输入了一种精神。

  网友们在霍金的微博下也表现出了可贵的素养和理性,有的说:评论请注意素质,每一句都影响别人对中国的印象。还有的说:希望不要问教授一些愚蠢的问题,不要拿教授开玩笑。微博向来鱼龙混杂,可面对霍金时的这种自觉让人充满暖意,在一颗伟大的心灵面前,人们无法不肃然起敬。(曹林)

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