搭载“激光帆”的微型太空探测器，高超速太空飞行不再是梦

以当前人类的科技水平，探测器在太空飞行中的速度仍然太慢。例如，新视野号探测器花了将近10年时间才抵达冥王星。现在，研究人员通过计算模拟得出，低功率激光器可以为配备硅或氮化硼帆的小型探测器提供动力来源，将它们的飞行速度推进到比现有火箭发动机快得多的速度。

■“突破星火计划”是基金会赞助的一项倡议，旨在成为人类的第一次星际航行

“激光帆”不会像船上的风帆那样捕捉风而是捕捉激光束，并且原则上可以将航天器的速度提升至接近光速的速度。近年来，一些科学家一直在研究这个概念。

例如，一个名为“突破星火计划”的私人资助项目旨在向Proxima Centauri b（距离地球最近的可居住行星，以现有的科技水平需要上千年才能抵达）发送一个重约1克的小型探测器，飞行时间仅需20年。

探测器配备了1个100GW的激光器可实现1公里的“激光阵列”，使其速度推进到光速的20%。项目研发团队的Ho-Tung Tung和Artur Davoyan 想知道功率更低、更小的激光阵列是否可以在现有的传统电动和化学火箭应用中找到新的用途。

■在地面激光阵列加速期间，艺术家对Starshot Lightsail航天器的构想。以前的光帆概念基于太阳能驱动，但Starshot基于激光的方法需要重新考虑帆的形状和成分，这样它就不会在加速过程中融化或撕裂

激光也许有朝一日能够用来调整卫星的轨道，或者在星际任务中成为微型航行探测器的动力来源。研究人员经过计算发现，即使是功率为100kW且阵列尺寸约为1米的激光器，也能以远超于当前的最快速度为1克探测器提供动力，而激光照射的时间仅为数分钟至数小时。

根据计算，激光可以在一天之内在不同的地球轨道之间操纵小型探测器。激光帆的最佳材料是纳米级结构的氮化硅和氮化硼，可以实现高反射率和快速冷却。

■在这幅图中，地球上的低功率激光（红色锥形）可用于移动小型探测器（灰色圆圈）的轨道（红线），或将其快速推进到海王星及更远的地方

研究人员指出，这些微型激光推进探测器将以足够快的速度飞离太阳系，达到比新视野号探测器快5倍的速度。这些由低功率激光驱动的探测器，将为未来的太空探索和星际飞行铺平道路。