在科幻作品中，我们一般把大型飞船的编队称为宇宙舰队宇宙舰队的推进也可以参考古代海军的船帆——但在太空中，击中船帆的不再是海风，而是激光束在激光帆的帮助下，科学家发现我们可能真的能够将飞船加速到光速的20%，并在20年内到达比邻星
宇宙如此浩瀚，就连科幻片也催生了一种太空歌剧，在其中一个人的生命往往显得微不足道漫长的旅行时间与人类短暂的寿命形成鲜明而残酷的对比，是产生这种宏大史诗感的重要原因
人类目前还不能直接提高航天器的速度，只能尽量少用燃料，尽可能高效地改变航天器的轨道最终，他们不得不依靠重力决定的轨道进行星际航行相应的代价是，到达一个天体所需的时间往往与天体的轨道周期成正比举个例子，如果你要到达轨道周期为一个月的月球，飞行时间可能需要三天左右，但如果你要飞到轨道周期为23个月的火星，飞行时间可能长达200多天
太阳系内的旅行尚且如此，星际旅行就更难想象了注定要飞出太阳系的新视野号于2006年发射升空，2015年才抵达冥王星太长的时间带来太多的变数，它发射时的任务是探索当时太阳系第九大行星冥王星但是当它到达目的地时，冥王星就不再是行星了
1977年发射的旅行者1号花了35年才飞出太阳系迄今为止，已经飞行了近45年，距离地球21.5小时的旅行者1号是距离人类最远的人造物体但距离地球最近的恒星比邻星距离我们4.22光年刘《三体》中描述的三体人就位于那个星系，但即使是三体人制造的水滴，从那里到达太阳系也需要200年——显然，这比任何人的生命都要长
新推进方法
这一切的根源都是自带燃料的限制星际旅行中如果没有外界的输入，如果你想加速，根据动量守恒，你必须抛出一个东西传统的化学火箭可以将燃料燃烧产生的气体以每秒几公里的速度喷射到身后可是，我们几乎不可能继续提高化学火箭的气体喷射速度毕竟化学键的能量是有上限的，化学mega发射速度最多只能达到每秒10公里左右为了继续提高燃料的使用效率，工程师们还可以利用粒子加速器的原理，将燃料粒子加速到非常高的速度，并向后喷射天宫空间站核心舱霍尔发动机使用的就是这种技术，负责姿态调整和轨道维持
但只要飞船自带燃料，就不可避免地要用一些燃料来加速剩余的燃料我们能为宇宙飞船提供额外的燃料吗
太阳帆就是这样一种航天器众所周知，光有粒子，光子有动量因此，太阳在太阳系中照射到的任何地方，都会产生一种推力如果我们打开一个大的反射膜，我们可以白嫖太阳光子的动量来加速航天器事实上，有些人已经这样做了日前，猎鹰重型火箭搭载光帆2号发射这艘宇宙飞船于当年7月23日发射了自己的太阳帆虽然部署后，LightSail 2由于平均分配随机滚动了很长时间，但团队最终还是让它按计划工作了最终，他们成功探测到了LightSail 2由阳光驱动的证据
但是，阳光的力量还是太弱了这么弱的力，别说用于星际旅行，连700公里高空的空气阻力都克服不了根据研究团队自己公布的数据，LightSail 2无法长时间保持轨道高度伴随着轨道下降一点，很可能会坠入地球大气层
毕竟太阳只是不加选择地向四面八方辐射能量，我们或许可以用更强的激光来定向驱动光帆这是宾夕法尼亚大学副教授伊戈尔·巴加廷的想法巴加廷教授直言，如果我们想在有生之年到达另一颗恒星，我们需要接近光速的相对论速度
他们的论文发表在《纳米快报》上根据论文的描述，他们构思了一种轻型帆这个船帆直径约3米，厚度只有100纳米，质量只有1克科学家可以从地球上发射激光给它提供能量就像帆船在大海中航行一样，强大的光压会让光帆呈弧形，可以更好的分散光帆的张力，降低被撕裂的风险帆的材料选用氧化铝和二硫化钼，比较容易获得
根据巴加廷团队的模拟，这种直径约3米的光帆可以携带一个芯片大小的探测器，并加速到光速的20%左右虽然载荷只有一个芯片，但听起来比《三体》中只送大脑的天梯计划还要寒酸但是，想到速度可以达到0.2倍光速，比三体人的水滴还快，似乎也不难接受
这一科幻场景是国际投资者尤里·米尔纳的突破倡议的一个子项目的目标，该项目被称为突破星空2016年，史蒂芬·霍金和尤里·米尔纳共同宣布该项目正式启动他们的目标是建造一个能够在20年内到达比邻星的探测器，因为它是离我们最近的恒星
可是，除了距离，比邻星确实在一个非常有趣的系统中正如《三体》中所写的，比邻星位于一个三重星系中，它有一颗行星叫做比邻星B，比邻星B靠近比邻星，比邻星内的恒星活动仍然非常剧烈比邻星B的整个星球很容易被比邻星的耀斑烤焦澳大利亚帕克斯望远镜甚至声称在突破监听计划期间收到了来自比邻星的神秘无线电信号，但这后来被证明是干扰
确保散热
简单粗暴地给一个物体提供大量的能量，使其达到很高的速度，并不难早在1957年8月，美国在核试验项目普拉姆博布进行地下核试验时，一个钢制井盖被核弹炸上了天科学家估计这个井盖的速度超过每秒66公里，甚至有人怀疑它是苏联Putnik—1之前人类送入太空的第一个物体但后来的分析表明，井盖很可能是在飞出地球大气层之前过热汽化了
当然，这样的激光帆要比太阳帆多承受几百万倍的能量如果光帆散热做得不好，给光帆提供动力的激光源就会被恰当地变成激光武器，光帆就会像被核弹轰炸的井盖一样瞬间被摧毁
这是加州大学洛杉矶分校副教授Aaswath Raman的团队正在思考的问题在发表于《纳米快报》的论文中，研究团队提出了光子晶体设计的方案他们认为，光帆一定是由许多更小的织物组成的，织物的排列必须与广泛热辐射的波长相匹配对于一片织物来说，与入射激光波长匹配的孔必须均匀分布在其上这样光帆就能获得足够的冲力，同时又能充分散热，避免融化解体团队成员表示，他们将在未来小规模制造这样的结构，并用高功率激光验证设计的可行性
但是大家都说，要实现一个实用的可以达到20%光速的光帆，运输一个芯片，可能还需要几十年的时间至少，已经证明了激光帆在原理上是可行的巴加廷教授说:几年前，甚至做一些理论工作都被认为是无关紧要的现在，我们不仅有了设计方案，还使用了实验室里实际可用的材料
其实对于星际旅行技术的发展没必要非常悲观毕竟1903年，你要求刚刚实现动力控制飞行的莱特兄弟，让他们思考未来恐怕他们永远也想不到，仅仅60多年后，阿姆斯特朗在月球上迈出了巨大的一步在人类登上月球的50多年里，虽然太空技术的进步似乎没有冷战时期那么疯狂，但从整体上看，科学从未停止前进的脚步
从这个角度来看，星际旅行，激光帆，20%光速，20年后抵达比邻星等科幻术语似乎并不那么遥远。
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