歉仄，激光设备没法让您在三内天登上火星

每当一种强大的技术降生，我们都有须要回首一下之前在应付难题时所使用的传统方法。说到去外太空旅行以及地外宇宙探索，人们需要很是慎重地考量我们在

能量的生产，存储，传送方面取得的任何新希望。然而，渺渺太空无限大，从地球到其他行星的距离－更别提到其他恒星了－看上去都是天文数字。停止2016年，我们仍然在使用20世纪50和60年月宇宙航行刚刚起步时的化学火箭燃料发射和操控宇宙飞船。 可是迩来，Philip Lubin向导的一个由科学家和工程师组成的团队宣称，他们相信激光推进力的使用不仅可能将前往火星变为三日达的短途旅行，还可以用于实现以逾越当前宇宙飞船的速度到达其他恒星。

图片泉源：深激光帆观点。

诸如此类的答应似乎每隔一段时间就会泛起，例如核能火箭, 反物质引擎，甚至有所谓的逆天引擎取代当今最好的技术，使大质量物实现到高速航行。不外上述答应的问题都在于，这些说法基础没有可行性：

迄今为止，核能尚不具备可控性可连续性，因而不行能用于大规模，长时间的能量发射。

反物质造价昂贵，且产量微乎其微。如果想盘算一下人类现在为止所制造的反物质数量总和，谜底是还不到一微克，如果根据爱因斯坦的E = mc^2公式将其转换为纯能量，也只能释放出相当于一小盒甘油炸药的能量而已。

假设中的那些个引擎，例如EM Drive， 既拿不出重现性的，稳健的研究效果，且即即是在最宽松的测试条件下也未被证明能发生强大的推进力或驱动力。

定向能烧蚀小行星。图片泉源:用于小行星定位和探索的去星或定向能系统

可是这个最新版本的引擎有所差别，激光推进器的焦点技术现在已经问世。

定向能导致的小行星消融 图片泉源：小行星和星际探索目的定向能量系统（DE-STAR）

就偏转小行星的而言，激光能的威力在已往15年的希望令人瞩目。来自包罗美国国防高级研究计划局（DARPA）等差别机构的科学家们已经乐成地使用新方法优化了激光能：并非是增强了每一束激光发出的能量，而是使激光阵列可任意扩展。换句话说,现在你可以建设一个大型激光阵，可以协调且精准地朝某个目的发射激光，不仅可以让每一束激光放射出数千瓦的能量，而且依据激光阵的级别可以发射任意大额的能量。下面是一个“简朴”的测试，人们使用一个19 个元器件组成的激光阵，开火的目的是一块玄武岩。

激光推进系统的观点在原理上相对简朴，只需要做到以下几步：

在围绕地球的轨道上建立一个同步激光阵，将其设置妥当以便可以准确瞄准任何一个指定目的。在理想状态下，这个激光阵可以到达千兆瓦的能量级别。

建立 “目的”航天飞船，起初绕地球低轨轨道航行，飞船有庞大的帆状外貌，用于作为激光射击的目的。

一连以能量充沛的激光击中目的飞船，选择合适的轨道只管使激光任意加速，然后瞧着！

激光驱动帆的艺术演出，图片泉源：Adrian Mann

上述假象中能令人激动的的原因太多了！激光技术业已存在，且实际上日趋成熟。从小规模开始比力容易上手：既然激光阵有可延伸缩性，可以从以少量投资实现极小的物质的高速运转入手，来证实理论。帆状外貌可以做得很小－只有约莫一平方米－但依然很是有效。与太阳能帆差别，由于激光的频率很是窄，可以反射99.99%甚至更多的光，吸光率极小，因此激光帆不存在反射率与结实性的问题。模拟实验讲明，纵然是中等的激光阵（在下面的视频中为272千瓦）就能使配备合适的激光帆的一克重的实验物质提速驶入星际空间。

然而，对此有一些难以置信的疑虑。提醒一下，从物理的角度看上述假想并非不行能，但这可是一个极为困难的工程任务。以下就是一些我们现在我们无法逾越的重要障碍：

如何能在如此远的距离乐成实现激光的准直。 例如，阿波罗号的宇航员们安装在月球的镜子仅仅可以有效地反射10^17分之一的光子并使其返回预定目的。那么一个获得加速度的物体有什么用呢？现在任何可以被加速至可观速度的物体都市小到无法以我们可以察觉的方式，将任何带有能量的，有用的工具传回地球。

对于设想中仅一克重的航天探测器，这样如此小又薄的物质实际上能蒙受那些激光的气力吗？或者纵然激光的反射率很高（但也有缺点），效果却没什么用？

一个速度如此之快的物体纷歧定可控，或者说，在它到达目的地后会无法减速。

一个帆状物体，特别是一个极为扁薄的物体，需要以某种方法被稳固以应对大量小角度倾斜情况，否则，该物体就会开始旋转并越转越快，从而不行能继续加速。

最后，用于为大质量物质制造加速度的激光阵将会无比庞大且极其昂贵。

图片泉源：维基资源共享 用户Andrzej Mirecki 许可a c.c.a.-s.a.-3.0

激光帆的观点很是适合为极微小的物质提供超级加速度，然而，能到达理想中千兆瓦能量的激光阵实物占地面积预计为100平方公里，或者说整个华盛顿特区的面积。这么大的激光阵能够在10分钟内驱动一片扁薄的，直径10厘米，重量为一克电脑芯片到达0.3%的光速。(将该区域扩大至一平方米，那时便可以如愿到达26%的光速！不明确这句话中的area指什么，前面不是说100平方公里吗) 如果配备一个更大的帆，它可以让100公斤的装载物（约莫是机缘号火星探测车一半的重量）到达同样的速度，或者甚至是10,000公斤的装载物——足够使人类飞出太阳系——速度到达1000km/s或者说速度比阿波罗登月飞船快100倍。

图片：NASA,阿波罗15号的发射

这项行动被称为“深度”（DEEP-IN），使用定向能量将航天探测器加速至星际旅行速度，关于这点你可以看看Philip Lubin写的白皮书。这显然是一个振奋人心的主意，而且其可行性值得研究。可是先别急着打包准备出发前往最近的恒星，因为实施及丈量这类系统，特别是驱动力，平行行，以及关于尚处于理论阶段的激光帆上激光设备的反射情况，可能都需要几十年甚至几百年，前提是这些想法确实可行。

图片：NASA/Goddard/Adler/U. Chicago/Wesleyan, 关于恒星及其已知的外星球

固然了，这些都值得举行投资并实验。激光推进力可能会是宇宙航行的未来，该技术可能最终将我们载向其他星球。但它还不是宇宙航行的现状，需要克服的障碍还大得恐怖。我们一定会实验这种方法并倾向于使用它，但这绝不是一次大灌篮。宇宙在向我们招手，而且我们绝对有可能见证宇宙旅行的一场革命，这太诱人了。不外，对我们如今现有的技术及前往我们想去的地方所面临的挑战要有一个现实的认识，这一点极其重要。就我们现存的的技术而言激光推进力可能是人类最好的赌注，但距离送我们去其他星球仍有漫长的路要走。

作者: Ethan Siegel Senior Contributor

FY: sissimine.

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