遙遠(yuǎn)的宇宙

在真空中，光在1秒之內(nèi)就可以穿越29.979萬公里的空間，這是宇宙中最快的速度。

（圖片說明：光速限制了人類的星際旅行幻想）

但對于我們來說，這個速度還是太慢了。因為這個宇宙太大了，恒星之間動輒就是以光年為單位來衡量距離。即便是距離太陽最近的恒星比鄰星，也在4.24光年以外，這意味著就算我們達(dá)到光速，也需要4.24年才能抵達(dá)比鄰星。再考慮到回來的時間，還需要另外4.24年。

可是，就連這顆最近的恒星，我們也無法抵達(dá)。人類航天器能夠達(dá)到的最快瞬時速度，連每秒100公里都達(dá)不到。迄今為止飛行最遠(yuǎn)的探測器，想要抵達(dá)比鄰星，僅僅在理論上都需要至少7.5萬年?？雌饋恚揉徯沁b不可及。

（圖片說明：三體星假想圖）

不管怎么說，作為距離太陽系最近的恒星，比鄰星仍然是我們最有希望在有生之年能夠近距離探測的恒星系統(tǒng)。而且，作為和太陽完全不同的恒星類型——紅矮星，并且還擁有著自己的三顆行星。其中，比鄰星b被稱為三體星，是一顆宜居行星，那里是否有生命，已經(jīng)成為了人們最關(guān)心的科學(xué)話題之一。

總之，比鄰星的確值得讓人類付出最大的努力，嘗試近距離的探測。

（圖片說明：太陽帆是目前人類實現(xiàn)星際旅行的唯一可行方法）

這真的不是異想天開，別看人類迄今為止造出來的航天器所能達(dá)到的速度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以沖出太陽系，那只是因為最新的技術(shù)還沒有開發(fā)出來。而這項令人期待的技術(shù)，早就已經(jīng)提出預(yù)想，并獲得了科學(xué)家的認(rèn)可，正在一步步突破。也就是說，我們真的有希望在有生之年將探測器送到比鄰星周圍！

這個技術(shù)，就是所謂的光帆，又叫做太陽帆。

光帆技術(shù)

（圖片說明：太陽帆的最初靈感來自彗星）

說起來你可能不信，光帆這個設(shè)想早在400多年前就被提出了。著名天文學(xué)家開普勒在看到彗星的尾巴背向太陽的時候就意識到，這或許是太陽的光具有某種力，能夠?qū)㈠缧巧系奈镔|(zhì)吹走，從而形成了彗尾。如果我們能夠利用這種原理，就可以獲得源源不斷的動力，進(jìn)行漫長的星際航行。

他的想法聽起來荒誕不經(jīng)，但是今天的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，這種猜想很靠譜。這種太陽光產(chǎn)生的力，如今被稱為光壓。

你可能不相信，畢竟每天我們都會曬太陽，也沒感覺有什么壓力??！

（圖片說明：太陽光能夠產(chǎn)生壓力）

那只是因為，光壓產(chǎn)生的力非常微弱。就拿人舉例子，一個人在曬太陽的時候接受到的光壓，只有差不多1毫克的力，比一張紙還微弱。

這么小的力，真的能夠推動航天器進(jìn)行星際旅行嗎？

再大一點

能。壓強小不要緊，增加受力面就可以了。一個人的表面積只能接收到1毫克的力，如果一個航天器的表面積足夠大，那么獲得的推力就非?？捎^了。比如在地球的位置上，如果我們做一個邊長800米的方形太陽帆，獲得的推力就有5牛頓。

（圖片說明：加大面積可以讓光帆獲得更大的推力）

如果再大一點呢？而且，陽光是源源不斷的，這意味著這個推力是持續(xù)的。經(jīng)過疊加，光帆將會獲得極其強大的累積推力，從而加速到相當(dāng)驚人的程度?？茖W(xué)家認(rèn)為，只要我們能夠?qū)崿F(xiàn)光帆技術(shù)，那么完全可以將一個探測器加速到光速的20%，也就是每秒差不多60000公里！這樣一來，只需要幾十年的時間，人類探測器就能夠抵達(dá)比鄰星了！

既然光帆這么厲害，為啥科學(xué)家還不開始制造呢？

且不說人類的科技能不能造出這么巨大的光帆，就算造出來了，我們還需要考慮一個問題：牛頓第二定律。我們知道，一個物體的質(zhì)量越大，就越難以加速。如果我們真的做出那么巨大的太陽帆，其恐怖的質(zhì)量可能也會讓加速效果蕩然無存。

（圖片說明：太陽帆必須足夠?。?/p>

所以，想要達(dá)到兩全其美的效果，科學(xué)家就必須讓太陽帆變大的同時還要變輕。

加大推力

除了增加太陽帆本身的面積之外，還有一種方法可以提高它的速度，那就是增加推力。太陽光提供的光壓的確比較小，但我們可以人工施加光壓，比如激光。

問題在于，隨著航天器的加速，光源射出的光在抵達(dá)航天器時，波長已經(jīng)被拉長了，這就是多普勒效應(yīng)，和星系遠(yuǎn)離我們時發(fā)生紅移是一個原理。基于這個問題，太陽帆的材料也必須對吸收紅外線的能力做出要求。

再者，激光提供的強大推力對于太陽帆本身來說也是一個挑戰(zhàn)，因為想要讓太陽帆又大又輕，那就得做得很薄。但是，太薄的太陽帆，可能在激光的壓力下就破碎了。所以，制作太陽帆的材料還要足夠硬。

總之，這種材料必須非常牛才可以。

最近，《納米通訊》雜志上發(fā)表了美國賓夕法尼亞大學(xué)的科學(xué)家們的最新成果，他們提出了一種太陽帆的構(gòu)造設(shè)想，那就是一種雙層材料，其材料分別是二硫化鉬和氮化硅。

這兩種材料，聽起來就不明覺厲。研究人員介紹，這兩種材料都具有非常優(yōu)良的物理、化學(xué)性質(zhì)，還具有許多光學(xué)特性，并且能夠被制作成薄片形狀，非常適合用作太陽帆。

（圖片說明：二硫化鉬微觀結(jié)構(gòu)）

受力模型

《納米通訊》雜志上這一次一口氣發(fā)表了兩篇關(guān)于太陽帆的研究，另一項研究并沒有思考如何選擇材料，而是從受力的角度對太陽帆進(jìn)行了思考。

就算再堅固的材料，在受力的時候也會變形?？梢韵胂螅粋€極其巨大的太陽帆在激光的作用下，勢必會發(fā)生形變。說得通俗點，它就會像降落傘一樣鼓起來。加利福尼亞大學(xué)的科學(xué)家們對一個面積為平方米級的太陽帆進(jìn)行了建模，分析了它可能發(fā)生的形變，通過形變后的曲率，對材料的性質(zhì)進(jìn)行了限制。

總結(jié)

可以說，太陽帆是目前人類已知的唯一可行并且能夠在有生之年抵達(dá)比鄰星的技術(shù)。正因如此，連霍金生前都贊助了相關(guān)的研究項目，那就是突破攝星計劃。

需要說明的是，目前科學(xué)家們研究的太陽帆，其目的是將人類探測器送到比鄰星，而且是微型探測器。至于人類前往比鄰星進(jìn)行探測的設(shè)想，是不在考慮范圍內(nèi)的。畢竟人類不可能單獨前往比鄰星，還需要更加巨大的航天器，這對于太陽帆的要求太高了。而且，幾十年的旅程，足以讓一個人老死在路上。

（圖片說明：太陽帆或可讓我們在有生之年看到比鄰星的廬山真面目）

能夠讓探測器抵達(dá)比鄰星，我們就滿意了，至少那里探測到的信息可以在4.24年內(nèi)就傳回地球。至于人類什么時候能夠親眼去看看比鄰星和三體星，那就要等待更加先進(jìn)的技術(shù)了。