今年年初，一家名為“太空倡議（Space Initiatives Inc.）”的美國初創(chuàng)公司向 NASA 提交了一份探索比鄰星的提案。該提案設(shè)想通過光帆驅(qū)動的方式向比鄰星發(fā)射上千顆微型探測器，他們稱該方案為“蜂擁比鄰星”。九月份（2024 年），在 NASA 舉行的創(chuàng)新研討會上，研究人員向人們闡述了該方案的具體細節(jié)以及展示相關(guān)動畫。
比鄰星相信大家都很熟悉，它是距離太陽系最近的一顆恒星，離我們只有 4.2 光年。出了奧爾特云，再走上大概一半的路程差不多就到了。比鄰星所在的系統(tǒng)并不是單恒星系統(tǒng)，它所在的南門二（半人馬座 α）是個由三顆恒星組成的三合星系統(tǒng)，也是《三體》里三體人老家的原型。不過現(xiàn)實中，南門二那三顆恒星的運動并不是沒有規(guī)律，相反，它們有著特殊的運動關(guān)系：其中比鄰星相對比較獨立，另外兩顆恒星距離它非常遠，甚至它們更像是一個雙星系統(tǒng)。
作為距離我們最近的系外恒星，比鄰星周圍是否存在行星呢？答案是不僅存在，而且已發(fā)現(xiàn)的就有三顆；而且不僅有三顆，其中兩顆還是巖質(zhì)行星；而且不僅是巖質(zhì)行星，這兩顆甚至還在宜居帶內(nèi)。不過由于比鄰星是一顆紅矮星，它的宜居帶距離恒星很近，這里的行星很容易被恒星潮汐鎖定，加上紅矮星的“脾氣”本就暴躁，超強耀斑什么的說來就來，所以對于行星來說，即使它們位于紅矮星的宜居帶內(nèi)那也不見得能有多宜居。
但是畢竟它們是離我們最近的系外行星，尤其是這個比鄰星 b，它還是一顆與地球質(zhì)量相當?shù)念惖匦行?，因此人們對它依然抱有無限遐想。所以不少人就想：這么近就別老是用望遠鏡看了，直接發(fā)個探測器過去實地打探一番豈不更好。
然而我們知道，比鄰星雖然相對來說離我們很近，但是 4.2 光年對今天的人類來說依舊是個難以企及的距離。要知道，截至目前人類飛得最遠的探測器 —— 旅行者 1 號，從 1977 年發(fā)射到現(xiàn)在已經(jīng)飛了將近半個世紀，這才只走了 0.0025 光年。照這個速度，到達比鄰星至少也得 8 萬多年。所以呢，要想真正實現(xiàn)星際航行，那必須得有更先進的驅(qū)動方式才行，比如光帆技術(shù)。
相較于反物質(zhì)引擎、曲速引擎這些過于科幻的東西，光帆算是非常貼近現(xiàn)實的一項技術(shù)。早在上世紀 20 年代，前蘇聯(lián)科學家就已經(jīng)有借助太陽光的光壓推動航天器的設(shè)想，該技術(shù)被稱為“太陽帆（Solar sail）”。近些年，一些國家在這方面的研究雖說仍然面臨諸多挑戰(zhàn)，但同時也取得了一些進展。
還記得之前介紹過的尋找外星生命的“突破倡議”計劃嗎？它下面的“突破攝星”就是一項針對該方向的研究計劃，該計劃的一個前期“小目標”就是要通過光帆技術(shù)把微型探測器發(fā)射到比鄰星。
為什么是微型探測器呢？因為光子能夠產(chǎn)生的推力極其微小，要讓它起作用，現(xiàn)階段一方面需要增加能量（比如使用高功率的激光以及增大帆的面積），而另一方面要盡可能地減小設(shè)備的重量（比如限制在幾十克）。既要大、又要輕，可見材料問題是首先需要攻克的一大難關(guān)。
當有了合適的材料制作探測器后，接下來研究人員計劃使用一種高功率的激光陣列對其進行加速。
如此一來，在持續(xù)推進的累積效應下，這樣的“克”級探測器理論上最終能達到光速的 20%。這意味著，人類的探測器將有望在 100 年內(nèi)抵達比鄰星。
不過這樣的“克”級探測器實在太小，能力大大受限，就算去了也干不了啥大事。萬一路上再出點什么意外，幾十年的心血一下就都打水漂了，所以…… 為啥不多發(fā)射點呢？
這次向 NASA 提交的設(shè)想中，研究人員就計劃一次發(fā)射數(shù)百個探測器，然后最終打造一個由上千個探測器構(gòu)成的集群。這樣一來能做的事就多了，首先在前往比鄰星的途中，探測器就可以提前開始工作。比如之前對太陽系周圍的星際云了解得很有限，現(xiàn)在就可以實地地看一看，這也將是人類首次以太陽系外的視角觀察我們的宇宙。
當探測器抵達比鄰星后，借助上百臺探測器組成的虛擬望遠鏡陣列，我們可以開展高分辨率的觀測。無論是恒星、行星還是沒被發(fā)現(xiàn)的衛(wèi)星，甚至是那里的小行星，我們都可以對其進行直接成像。
聽起來是不是很激動人心？不過遺憾的是，該項目今年未能獲得 NASA（NIAC）的第二階段資助，該方案目前在很大程度上仍然處于概念階段。
不過即便如此，“蜂擁比鄰星”仍然是個值得研究和進一步開發(fā)的想法，和其他光帆項目一樣，它們?yōu)槲覀冋故玖宋磥韼资耆祟愋请H任務可能的樣子。
[1] Nikolaos Perakis, Lukas E. Schrenk. et al. Project Dragonfly: A feasibility study of interstellar travel using laser-powered light sail propulsion. Acta Astronautica. 129:316-324. (2016). [2] Gong, S., Macdonald, M. Review on solar sail technology. Astrodyn 3, 93–125 (2019). [3] Pengyuan ZHAO, Chenchen WU, Yangmin LI. Design and application of solar sailing: A review on key technologies. Chinese Journal of Aeronautics. 36(5):125-144. (2023). |
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