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| 2016/05/11 17:08:59瀏覽6716｜回應1｜推薦34 | |
想探訪太陽系外的星球嗎？最好的選擇就是離我們最近，僅在4.37光年外的半人馬座α（Alpha Centauri）。它是夜空中第4亮的星，古中國叫它「南門二」。後來發現那不是一顆星，而是是三顆恆星互相環繞的恆星系。天文學家還沒有觀察到那裡的行星，不過並不代表不存在。有研究人員用電腦模擬那裡行星形成的過程，認為那裡應該有幾顆行星。如果真是如此，那裡的行星上面的天象應該十分奇特，抬起頭可能可以看到三顆太陽，或者應該說兩顆太陽和一顆比較大的紅色星星（第三顆星星距離比較遠），可能比星際大戰的tatonni更棒。話說回來，這只是理論預測，也可能沒有行星，即使有也未必適合居住，更別提是否有外星人。因為半人馬座α就在太陽系的「後院」，是人類進入銀河系的當然跳板，因此一直是太空粉絲和科幻作品注視的焦點，甚至是殖民太空的目的地，成為未來人類的第二個家。 （2016/8/24 更新：天文學家在半人馬座α發現了一顆適合居住的行星，：Proxima b。你不會再找到離我們更近，在適居帶的類地行星，人類運氣真好。半人馬α是一個三顆恆星互相環繞的恆星系。這一次找到的Proxima b幾乎貼著那裡最小的恆星Proxima Centauri公轉，但是因為Proxima Centauri比太陽小得多，亮度只有太陽的0.17%，因此那裡的溫度不冷不熱，可能有液態水。人類殖民宇宙的可能性突然大增，人類運氣真好！）  半人馬座α和太陽系的比較。如果把他的主星Alpha Centauri A放到太陽的位置，那麼他的副星Alpha Centauri B的橢圓軌道大約是在土星和天王星之間。第三顆星Proxima Centauri是全宇宙距離太陽系最近的恆星，直徑只有木星的1.5倍，位置遠遠在這張圖片之外。  電腦模擬結果認為Alpha Centauri可能有四顆大顆的氣體行星。（圖片來源：Guedes et al., Astrophysical Journal, 2008） 4.37光年這在宇宙中細如髮絲的距離，卻是人類無法跨越的鴻溝。如果把4.37光年等比例縮小成台灣高鐵的長度，再把地球放在起點站，已經航行了快半個世紀，離地球最遠的太空船航海家一號才剛剛離開不到150公尺。放眼當今人類擁有的太空推進技術，沒有一個能讓人在有生之年看到其他的恆星系。 20年到半人馬座α的「突破攝星」 為了達成這個夢想，俄國億萬富豪Yuri Milner大膽提出「突破攝星」（Breakthrough Starshot）計劃，發展速度高達光速五分之一的「星片」（StarChip）微型太空船，在20年內到達半人馬座α。20年～看著它發射的人大多數可以活著看到結果，這個看似天方夜譚的計畫真的能實現嗎？半人馬座α值得花這麼多資源探險嗎？  「突破攝星」找了不少大牌科學家來背書，新聞裡只有講物理界的大哥大霍金博士。我對中間的白髮老先生抱不平，他是大名鼎鼎的戴森。沒錯，我常講的「戴森球」就是他最先提出的。右邊第二個黑人女士是「百年星艦計劃」的主持人。 這個計劃有兩個重點：1）使用的「星片」微型太空船只不是和郵票一樣大的晶片，外加一個4x4公尺見方、被光推動的「光帆」，自己沒有（或只有一點）動力和燃料；2）要先在地球上建造大型雷射光陣列（好像星際大戰的死星）集中許多小功率雷射成超強雷射，瞄準配備有「光帆」的小型太空船推進到光速的五分之一。類似的的觀念以前也有個提出過，但是「突破攝星」希望找一個可行性最高的組合。 這是有史以來最快太空船速度的1000倍，可能嗎？ 這個計劃這主角是一個叫做「光帆」的太空推進技術。如果你不知道什麼叫「光帆」，或者不知道這種推進技術有什麼優點，可以先看這篇。簡單來說就是用光推動的帆船，好處是不需要攜帶燃料，讓太空船輕巧容易加速。光帆聽起來很簡單：在太空船上張一面反光塑膠布罷了。光的來源可以是太陽，也可以是人造的雷射。 我的答案是：不可能，但值得一試，也應該去試。 先說為何不可能。   （上）星片太空船到太空後會展開4公尺見方的反光塑膠薄膜，就是光帆。星片本身並沒有動力。（下）這一個光帆需要地面上一個很大的雷射陣列來推動。 小的太小 這個計劃有一個很重要的偷吃步：把太空船做得很小，就更容易達到高速。一個郵票大小的星片太空船一定可以裝得下照相機、電腦、通信...手機裡該有的都有，未來還可以加裝人工智慧，能夠自行決定該觀察什麼。不過有一個關鍵組件不能裝進晶片裡：夠大的電池，裡面要有足夠的能量傳遞信號到4.37光年外的地球。即使是高儲能的RTG，但星片能夠把電磁波的信號傳遞四光年嗎？你口怎麼了袋裡的手機送信號的距離不過數公里。  億萬富豪Yuri Milner手上拿的就是星片太空船的藍本。 大的太大 根據他們的估計，需要在個10分鐘內對配備光帆的小太空船放射1 Terajoule的光能，這相當於1.6%廣島原子彈的能量。聽起來還好嗎，錯——這根本是天文數字，注意這是雷射的能量，但是這「雷射砲」需要用好幾十倍的電才能產生這麼大的雷射光能。我保守估計要20 Gigawatts，那是7.5個核四廠的容量！即使技術可行，但是有誰願意花錢投資蓋這麼多沒有報酬的電廠？ 亮的太亮 這裡的小型太空船「星片」其實只是一個郵票大小的晶片，配置了一個4x4公尺見方，由反光塑膠薄膜組成的光帆。反光能力越強，越能把光線的動能轉為太空船的動能，產生更大的推力。因為這個太空船很輕，當然就能很容易加速。但是有個問題：目前世界上沒有百分之百反光的東西。頂尖光學研究用的鏡子能夠反射99.9%的光線已經很不錯了，剩下的0.1%的能量被鏡子吸收。一般來說這沒什麼，但是現在把1.6%廣島原子彈的能量集中在超級平滑反光的光帆上，這可憐的光帆雖然只吸收0.1%的能量，但是早就被燒得灰飛煙滅了。除非未來有反光效率好很多很多的材料（例如有奇異光學特性的超材料Metameterial？），否則這只不過是在太空中的昂貴紙錢而已。 為什麼應該要試一試 因為未來的潛力太大了！ 有人說做這樣沒用的東西幹嘛？這麼想就太沒志氣了，羅馬不是一天造成的，假以時日經過腦力激盪，當然就可能把不可行的計劃變成可行的。 即使到後來沒有辦法做出到半人馬座α的太空船，這樣的技術仍然非常有用，我隨便想就可以想出好幾個：
 望遠鏡中的光環其實是重力透鏡的效果，有中間黃色星星的重力透鏡扭曲後面的光線。
 如果能夠在別的星球附近建造雷射太空站，就可以讓往返的太空船如同坐纜車一般運作。
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