「突破摄星」“突破摄星”计划继续推进!人类将以20%光速冲出太阳系!( 二 )
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毫无疑问 , 这可能是SETI计划以来最具开创性的计划之一 , 并且它利用的都是现有技术 , 从理论上来看它完全可以实现 , 但它仍如存在绕不过去的几个难题!
如何发射
发射纳米探测器首先需要将光帆加速的激光阵列 , 地面上建造成本相对比较低 , 但需要自适应技术克服大气湍流 , 而且必须考虑损耗 , 如果在轨道上建造 , 那么其计划肯定要遥遥无期!UCSB物理学教授Philip M. Lubin建议将激光阵列的发射波段设定为1060 nm , 这早已是一种红外激光 , 肉眼是看不到的!
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哈佛大学天文学系系主任阿维·勒布和博士后扎克·曼彻斯特(Zac Manchester)计算出了光帆的形状 , 验证了其与激光束之间的相互作用 , 并且阿维·勒布还要求加入团队参与整体设计与研究工作 。
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地面激光阵列
美国宇航局皮特·克鲁帕(Pete Klupar)认为在轨道上建设成本可能高达千亿美元 , 因此他认为在地面建设还比较现实一些 , 但资金缺口仍然高达百亿美元(俄罗斯富豪提供一亿美元 , 这已经不是个小数 , 但似乎还很遥远) 。
如何减速
鲁宾(Lubin)的初步计算表明 , 如果地球上的相控阵激光阵列达到100GW , 那么只需三分钟即可将纳米探测器光帆加速到20%光速 , 而事实上显然不能如此粗暴 , 只能缓慢加速以避免光帆在高G中撕裂 。
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但另一个问题是如何减速 , 20%的光速只要42分钟即可穿过日地距离 , 到达比邻星也只有几十分钟可供探测 , 因此减速将会是探测器发射成功后最大的挑战 。
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两位德国科学家RenéHeller和Michael Hippke提出了一个环绕半人马座三星系减速的方案 , 依次经过A星 , B星最后到达目的地C星 , 在这个过程中 , 光帆会受到A星和B星辐射压的减速 , 高达100,000平方米的光帆将在环绕两颗恒星减速后进入C星的环绕轨道!
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但这个方案最终只是进入C星 , 也就是比邻星的恒星轨道 , 它将成为比邻星的小行星 , 仍然不足以到达比邻星的行星 , 但已经可以在轨道上与行星交会时探测行星数据 , 尽管机会不高 , 不过对于一个克级的探测器来说 , 这已经是一项史无前例的创举 , 如果成功 , 突破摄星计划将可以吹100年!
如何通讯
这个克级的探测器发射功率最高也就数瓦特(激光通信) , 我们是否能接收到比邻星那边传输的瓦特级信号?这仍如是一个未知数 , 但太空光学激光通信的最新进展使Starshot研究人员相当有信心 , 他们认为尽管信号非常微弱 , 但在巨型相控阵激光接收阵列中 , 来自4光年外的窄带激光信号会被准确的从恒星背景辐射中被分离出来!
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克级别探测器
哈佛大学的麦克道威尔称 , 信号传输的激光窄带信号将有别于背景信号源 , 但麦克道威尔仍将数据接收视为Starshot面临的重大技术挑战之一 。
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