霍金在 2016 年 4 月初提出的「突破摄星」计划是什么？其中的纳米飞行器是什么？

11-28

“当地时间4月12日，美国纽约，物理学家史蒂芬·霍金联合互联网投资人尤里·米尔纳(Yuri Milner)宣布启动一个新的1亿美元项目，以更好地了解宇宙。该项目的目标是开发数千个邮票大小的纳米小型太空飞船，飞往我们最近的星系，并发回照片。”——中国新闻网

纳米飞行器应该指的是飞行器元件由纳米技术制成，并非整个飞行器为纳米尺度大小！

随着技术的发展，人们能控制的制造尺度越来越小。据我所知，光是打印技术已经可以达到微米级的精度。在一些化学领域，纳米大小的材料可以被轻易制得。

在纳米科技将盛行的未来，霍金提出的纳米飞行器指的是内部元件由纳米技术制造而成，使其具有至少通信，摄像，姿态稳定的功能，并保持极小的质量。

关于关于推进方式，霍金也给出了解释

“一台质量为克级的自动化太空探测器—— 并且通过光束把它推动到五分之一的光速”

“a gram-scale robotic space probe – and use a light beam to push it to 20 percent of the speed of light”

由此可见，利用光束推进方式应该和太阳帆有点像。这种帆能将达到其身上的光束能量转化为动能，进而推进飞行器。

由于质量单位是克级，这类推进方式能提供给飞行器的能量效率应该不会小。

但霍金的确没有给出更为详细的内容。这些光束将是从大气层内发出的呢，还是由发射到地球轨道上的设备发射的，或甚至是利用反射太阳的光呢？种种尚未披露的细节令人颇感兴趣，但各项技术毕竟不是那么成熟。

如果是地球上的激光光束阵列推动其前进，那由于地球自转，全球都将应该布满这类阵列（阵列还要跟着飞行器转）。这将会非常烧钱（所需要的能量非常非常多），并且大气层对光束也会有一定的影响。但是这种阵列，由于光束的密度，能提供给飞行器的能力应远高于太阳，因此在不考虑开销的情况下，不失为一种好的选择。

技术的难度主要在纳米科技（要求制造纳米精度的电子元件，纳米精度那么薄的太阳帆）及材料技术（哪种材料的太阳帆能由最高的转化效率）的领域上。

NASA 15年发射的Sunjammer，其太阳帆质量达到32kg，面积为1200平米，拥有0.01牛的推力，厚度为5μm。这说明对于太阳帆的应用我们还有很长的一段路要走。若能将厚度大幅减少，提升帆面光反射效率（减少增加的热能从而增多动能），其推力将会增加，质量也会下降。事实上，南开大学15年中旬就研制出一种以石墨烯为材料的帆面，据称可获得传统千倍以上的光压。假设这类材料被成功应用，推重比将达到惊人的0.03，加速度为 $0.3m/s^{2}$ .(这还是使用传统厚度及利用太阳为能量源的情况下)假设利用纳米科技降低厚度90%，并且用高能激光束推进的话，加速度（保守估计）能够大于3.这就意味着，在半年以内该飞行器能达到16%的光速。

让我们静静的期待这场由霍金开辟的项目吧。

========同日更新========

这个计划的技术原型也在今天出来了，和上文有些不同
原链接：Breakthrough Starshot announces plans to send ship to Alpha Centauri
Announcing "Breakthrough Starshot": Building Earth"s First Starships
列举几个比较重要的细节

米尔纳预测这些阵列将会超过100GW（1000亿瓦）
项目负责团队人员有：物理学家 Freeman Dyson, COSMOS 科研人员 Ann Druyan , 哈佛大学的 Avi Loeb, 宇航员Mae Jemison,和前 NASA 研究人员Pete Worden。
起始资金要一亿美元
这个”纳米飞行器（米尔纳称nanocraft）”将包含摄像机, 光子推进机, 动力系统, 导航系统及通讯系统。
以上每项技术的开销都将远不止一亿美元。
到冥王星仅需3天
会有一个母舰（常规火箭）将这些飞行器送入地球轨道，再展开太阳帆进行加速。
这个太阳帆将仅几百个原子厚，十几平米（资料来自果壳，未在英文网址找到）
能在五倍地月距离内，一分多钟的时间里，将飞行器加速到五分之一光速。
利用激光通信技术

====4月16日更新=====
2045年某一天，休斯顿中心中，人们焦急地在等待着这批探索者传回的第一张照片。“来了！”有人喊道。人群围去，只见一个清晰的，身长两倍于人的异形摆着剪刀手对着相片摆pose。

自己想想觉得可怕。

同类问题：
如何评价霍金的突破摄星计划？ - 林子钧的回答

1.霍金的大计划是什么？

北京时间4月13日8点零8分，著名天体物理学家史蒂芬·霍金在纽约发布了一条微博，宣布将启动一个超级科研项目：建造一个激光推进的微型星际飞行器，预计最快用20年抵达离太阳系最近的恒星系统——半人马座阿尔法星（Alpha Centauri）。而这距离霍金在中国开通微博刚刚才一天。

图1 米尔纳和霍金主持新闻发布会

说到这个半人马座阿尔法星，好多人不明觉厉，其实半人马座（Centaurus）阿尔法星包括三颗恒星，分别为半人马座α星A、半人马座α星B、半人马座α星C。其中，半人马座α星A、半人马座α星B靠得很近，是一个双星系统，中国古代称为南门二。半人马座α星C，一般称为比邻星，是距离太阳最近的一颗恒星（4.2光年），恒星分类属于红矮星。很多科幻电影或科幻小说中提到星际旅行的时候就往往以此作为一个例子。刘慈欣的科幻小说《三体》中也提到了半人马座阿尔法星。

图2 半人马座阿尔法星（Alpha
Centauri）包括A、B、C三颗恒星，其中A、B星合称为南门二，C星特指比邻星

图3 半人马座α星A、半人马座α星B靠得很近，是一个双星系统，中国古代称为南门二

4月13日，霍金在中国发布了第二条微博，他说：“我在纽约向中国的各位问好！在纽约城的一号楼观景台，我和尤里·米尔纳启动了“突破摄星”计划，马克·扎克伯格也加入了该计划的董事会，为“突破摄星”计划助一臂之力。

这个计划太激动人心了，听着就让人心潮澎湃。但该计划提出的时间就在霍金开通微博的第二天，这不能不让人怀疑霍金开通微博另有目的。考虑到实现“突破摄星”计划需要50亿美元以上庞大的资金，让人联想到霍金他们是来中国圈钱了。

实际上，这是一项基础研究项目，在理论上是可行的，但在工程技术实现上，是一项大胆的冒险计划，成功的可能与失败的风险并存。

2.大计划背后都有谁？

“突破摄星（Breakthrough Starshot）”计划由美国宇航局（NASA）艾姆斯研究中心前总监沃尔登带领。背后的金主是俄罗斯互联网投资人、拥有粒子天体物理博士学位的尤里·米尔纳。除霍金外、Facebook创始人马克·扎克伯格也参与了该计划的监督委员会。目前，该计划已经获得1亿美元的经费支持。

图4 米尔纳和霍金共同开启寻找外星人计划

前几年，米尔纳曾牵头成立了奖金300万美元的科学突破奖，旨在奖励生命科学、基础物理和数学领域的杰出人才，而诺贝尔奖的奖金才100多万美元。

2015年，米尔纳更是拿出1亿美元资助地外文明搜寻计划（SETI），邀请宇宙大爆炸理论主要贡献者之一的史蒂芬·霍金、地外文明搜寻计划创始人弗兰克·德瑞克（Frank Drake）、系外行星发现者杰弗里·马西（GeoffreyMarcy）组成阵容豪华的科学家团队，目的只为寻找外星人。地外文明搜寻计划主要通过租用大型射电望远镜，监测宇宙中的无线电波，分析其中是否存在地外智慧生命发射的信号。虽然该计划已经坚持了几十年，但由于大型望远镜租金昂贵，每年只能租到二三十个小时的观测时间，一直进展缓慢。今后，在米尔纳的资助下，地外文明搜寻计划将长期租用位于西弗吉尼亚州的绿岸望远镜和澳大利亚新南威尔斯州的帕克斯望远镜，这两架世界上数一数二的射电望远镜每年都将有几个月的时间用来寻找外星人。

3.其中的“纳米飞行器”又是什么？

“突破摄星”计划中提出的“纳米飞行器”，可以在短短几分钟内加速到光速的五分之一，即每秒钟飞行六万公里。相比之下，迄今为止人类历史上飞行速度最快的航天器——“新视野号”在飞越木星加速后的峰值速度也仅每秒钟飞行20公里（每小时7.5万公里），以这一速度飞到冥王星就用了10年时间，如果以这一速度飞到比邻星，则至少需要一万四千年以上，显然是人类很难接受的。

因此，米尔纳和霍金希望研制速度为光速五分之一的“纳米飞行器”，在二三十年内就可以飞越4光年以上的距离，主要目的是希望快速抵达离我们最近的另一个恒星系统，去探索那颗恒星周围的行星，在带去人类信息的同时，也把那里的信息带回地球。

“纳米飞行器”主要由两部分构成：计算机芯片大小的“星芯片”和不过几百个原子那么厚的“太阳帆”。其中，仅有数克重的星芯片上携带着摄影、导航和通讯等设备。

图5 完全展开后的太阳帆效果图

按照计划，科学家需要先在地球上建造大规模的地基激光发射器，然后发射一个航天器，将数千个“纳米飞行器”带入太空。“纳米飞行器”进入太空后张开光帆，地面上的激光发射器聚焦激光束，发射强大能量的激光，把激光打在光帆上，提供“纳米飞行器”飞行的动力。

这一方案从理论上是可行的，但至少在目前，还没有能力制造出飞行速度达五分之一光速的飞行器。

图6 地球上需要建设巨大的激光发射器阵列，向太空发射聚焦激光束

图7 地球上发射功率强大的聚焦激光束，推动太阳帆加速飞行，把“纳米飞行器”加速到光速的五分之一

所谓太阳帆，是靠太阳光的光压推动帆面，进而提供推力的结构。由于太阳光的光压很微小，星际旅行所需的太阳帆面积要非常庞大，而且要先把太阳帆折叠起来，用火箭把它带入太空，然后在太空中展开。太空中没有任何空气阻力存在，依靠这种微弱推力能为足够大面积的太阳帆提供 10e^-55～ 10e^-3g左右的加速度。为了保证航向的正确，还需要调整帆面张开的角度和方向。

4.大计划面临的大挑战

“突破摄星”这个史无前例的大胆设想面临的挑战也是十分巨大的。

难点之一，激光推进需要在地面建设强大激光源，不断地跟踪、照射飞行器，但激光源从遥远距离怎样才能一直瞄准这么小的“纳米飞行器”？

难点之二，由于光的能量与距离平方成反比，随着飞行器离地球越来越远，激光所能提供的动能也会迅速衰减。

难点之三，即便“纳米飞行器”真的飞到了比邻星，如何把信息传回来也是一个巨大的困难。现在航天器上都有一个外形像锅一样的天线，向地球方向发射无线电波，然后被地球上的大天线接收，但这种方法显然不适用于“纳米飞行器”。因此需要一种全新的通信体制，既轻便，又能避免能量的快速衰减，否则信号将无法传递到地球。

尽管有众多明星为“突破摄星”计划站台，包括大名鼎鼎的霍金坐镇，但是，霍金和这些明星们却不会直接参与项目中的具体研究。霍金在该项目中主要是作为有公众影响力的科学家，扮演着“突破摄星”计划“科学代言人”的角色。米尔纳2015年投资1亿美元支持的地外文明搜寻计划，同样邀请霍金加入科学家团队，目的和操作手段基本相似。

虽然在我们看来，米尔纳、霍金现在的计划更像是在烧钱，但成功的科学家和投资者有共同的特质，那就是既需要有一往无前的勇气，也需要严细慎实的精神。好奇是人类的天性，科学是被好奇心驱动的。我们有理由期待，毕竟，对未知世界的探索，总是处于人类创新的前沿。

以上回答来自我应科普中国之邀写的一则小文，略有修改。有转载需要请私信。

史蒂夫.霍金入驻新浪微博，第一件事就是安利他和脸书老板，中国好女婿， Mark Zuckerberg参与的一个项目，叫做Starshot：让我们去星际旅行吧。

Starshot的基本思想是用激光脉冲把一个重量仅为几克的星际飞船在30分钟内加速到20%的光速，这样在20年内，这飞船就可以飞越我们最近的邻居，距离地球大约4光年远的Alpha
Centauri （为什么大家都叫做Alpha !!!/愤怒）。在飞越的时候，飞船可以考察Alpha Centauri
的行星系统，看是不是有类地行星，并传回图像。这个计划目前是投资1亿美元。因为这个项目是一个所谓的Breakthrough
initiative, 所以很多技术目前还没有。霍老爷号（hu）召(you)大家都来投钱做研究。当然，中国是必须要忽悠的。

看到这个消息我第一反应，这不是愚人节消息吧？直觉上，至少有下面几个困难，在概念上就都不可行啊：

1.
导航。飞船自身不带能源（因为只有几克的重量），基本上就是一张纳米薄膜。既然没有动力，自然不能导航，所以在一开始用激光照射加速的时候就必须对准了Alpha
Centaur，一炮打过去。这怎么可能？4光年以外，你要一炮打过去？

2. 通讯。你用啥发信号？这么远的距离信号衰减到宇宙背景噪音了吧？

3. 拍照。光学极限你不能突破吧？镜头再小也是有重量的啊？难道用纳米镜头？

于是，我很好奇的打开网站，大致阅读了一下他们的Roadmap，然后又脑洞大开了一下，发现其实也不是完全不可能：

1.
导航。这个在Roadmap里没有提及。但是我想其实飞船是可以有动力的，这个动力就是主动激光。想法是这样的，当飞船接近Alpha Centaur
（AC）的时候,
AC的光照可以给飞船能量，这个能量以激光的形式被飞船发射出去得到反推作用。当然，这个激光的功率极低，需要计算才知道是不是足够改变飞船的方向。因为在Roadmap里面提到当飞船接近的时候，他们准备用AC的光压来给飞船减速，但是他们也没有信心这个过程足够让飞船减速到AC的第一宇宙速度，所以他们说一次飞越任务也许是目前最好的选择。无论如何，提供一个可以考虑的方向。

2. 通讯。他们计划用激光本身来通讯。通过计算，上行（地球到飞船）的理论值可以到2*10^18bits/s.
这个速度很惊人，下行理论值大约是70Mbps, 这个也是很好的（比我家的歌华宽带要好很多）。当然，这是基于很多目前不现实的假设，但至少理论上是可能的。

3 拍照.
Roadmap里面没有提到这个问题。我仔细一琢磨，发现我很笨。其实根本不用照相机。利用全息技术，直接回传全息数据就可以了。

这里是更多的相关论文和书籍。

想想很激动啊，脑洞不在大，而在更大。霍老爷这次能忽悠到钱嘛？

想想很遗憾啊，即使飞船今天发射，等我们看到第一张照片的时候我也已经退休好久了（暴露年龄贴）:(,
还要祈祷这一路上没有陨石，彗星，小乖兽把飞船给截了去……

想想很沮丧啊，昨天看到碳云科技融资10亿，要做什么精准美容……

你说外星人看到这飞船会怎么想？“TMD，怎么又飘杨絮了 :D”

阶梯计划开始了。
几年来萦绕着所有人的谜团，终于解开了。
背景一：霍金曾预言：与外星人接触将导致亡球灭种。
背景二：2014年以来，面壁人金正恩开始大力发展核武和火箭发射技术，同时对内强化建设“战无不胜的强盛大国”的思想钢印，为打造一支神风攻击型量子太空舰队奠定基础。
背景三：2015年，中国第一名女性参加了冬眠计划，支援未来。
背景四：2015年5月，nasa宣布测试曲率引擎。
背景五：2016年初，中国宣布将建设地外空间站，太空军建设开始起步。
背景六：2016年2月，科学界声明发现引力波。
背景七：2016年4月，霍金宣布向三体星系阿尔法星发射微型飞船。
“还是太重了，只送脑细胞!”

前进!不择手段的前进!

霍老爷子的大脑？（手动滑稽

高票的郑总的答案已经说了颇多了。

这里我补充几点郑总的答案里没有提到的：

1. “突破摄星”这个项目属于高技术项目。在科学理论上基本是可能的，但是技术上有很多问题需要解决。整个项目，目前投入的一亿美元只是启动资金，基本上只够做出一份细致的可行性报告和列出有待解决的工程问题。
项目网站：Breakthrough Initiatives

2. 个人觉得，到达20% 光速有点儿太乐观，把目标速度下调到5% 光速比较可行。

3. 去半人马座，前半段不是问题，唯堆钱而。后半段，如何发回有用的信息，是个大问题。目前项目计划里的方案是用激光，但是这意味着一个芯片 / 邮票大小的飞行器必须有足够的能量发出足够功率的一个信号，而且必须在飞了4光年以后能够较为准确的定位地球的方向，并且调整自身的姿态，对准地球。这些都不容易。

下图是“突破摄星”项目网站的叙述。
我标的红，后三项是个人认为很有工程难度的地方。通讯问题是倒数第二项：

4. 如何计算地球到半人马座路上，有可能遭遇到的宇宙尘埃？
目前，在这方面人类的认知是完完全全的一片空白。而且，这些宇宙尘埃的分布情况很可能是随着整个银河系的旋转，随时在变的。

5. 宇宙射线。
高能的宇宙射线（Galactic Cosmic Rays）可以“敲掉”分子周围的电子，让分子离子化。这样的辐射，NASA的术语叫 ionizing radiation。对于要上太空电子设备来说，电路中的分子如果一直离子化，就会导致电路失效。对于“突破摄星”计划中那么小的一个飞行器来说，不但没有重量做专门的辐射屏蔽，它的微型电路也更容易受影响。

我知道有人要拿旅行者来说事，请看看两者的体量、辐射屏蔽及电路的尺寸。

最后附上目前（4/14/2016），“突破摄星”计划网站上的所有技术资料的截图：

只送大脑。

其实确切来说，这个探测器是用半导体技术一次性做出来的，一般搞半导体的人不会说在用纳米技术。

通信

探测器到达目标之后与地球的通信是最大的难题。看过三体的都应该明白，在轻如羽毛的探测器上供电是一件多么痛苦的事情。

靠沿路的飞船中继通信不现实，因为纳米飞船显然并不能搭载满足最基本主动通信功率的电源。

所以我认为只能被动激光通信，地面建造的大量激光站用来照射飞船，飞船把拍到的照片通过被动手段传回。（地球激光准确照到四光年之外的目标，是挺困难，但是总比让纳米飞船有恒星级通信功率要简单）

被动通信，简单到极端的手段就是，太阳帆里面预制炸药，炸出特定形状来传递少得可怜的信号，然后地球用望远镜观察。

现实一点，靠太阳帆上的薄膜太阳能电池激活飞船上的电子设备，也就是摄像头什么的，然后想办法把太阳帆当成显示器用（@三星）。只要是光通信，无论如何，地球上的望远镜是否给力都是关键。

宇宙尘埃撞击

探测器以20%光速飞行时候，即使是微小的宇宙垃圾甚至尘埃，相对速度带来的动能都是极为恐怖的，而光帆面积又不小，撞击的几率很高。所以成功到达要看运气。

1kg TNT炸药的能量为4.6MJ，宇宙尘埃在20%光速的相对速度下只需要达到 4600000*2/[(0.2*300000000)^2]=2.5e-9 kg 就相当于1kg TNT的威力，而尘埃质量只需要相当于跳蚤的千分之一水平。（我不确定这种速度下能不能直接用经典物理的动能公式）

如果地面可以通过光束微调，让一串飞船准确沿着同一路线飞行，前赴后继开路，不知道能否让最后一个探测器平安到达。

这里的讨论没有得出可信结论

假设以接近光速飞行在宇宙中，不会因为撞到宇宙中的某些物质而被摧毁吗？ - 物理学

果然有人写论文研究这个问题了

研究人员估计，尘埃的直径只需要达到15微米，就足以毁掉整艘航天飞船了。幸运的是，像这么大的尘埃粒子是很少见的，撞上的几率大约是1050分之一。
总的来说，研究人员认为，气体原子对航天器的影响是很小的，造成的伤害顶多只有0.1毫米深。但尘埃就不一样了，航天器撞上尘埃之后，表面可能会有1.5毫米厚的材料蒸发掉，如果材料融化的话，深度更是可能达到10毫米深。而航天器上的每一点材料都至关重要，因此这会对航天器造成十分严重的伤害。
研究人员提出了几种可能会降低撞击风险的方法。最简单的一种方法是，减小航天器在前进方向上的横断面面积，如将太阳能板折叠起来、藏在防护罩后面等等。航天器的主体部分也将做成子弹型，以便减少可能会撞上灰尘的区域面积。不过，如果太阳能板需要用来和地球取得联系的话，这种方法或许就不可行了。
既然最大的问题是局部过热，该研究团队还提出，在航天器前部增装一层石墨，以便更高效地分散热量。研究人员把石墨与石英对比后发现，使用了石墨之后，由撞击引发的损失可以大大降低。
以光速的20%飞行将会有多危险？与灰尘相撞即是灾难

我在这篇三维触觉投影、“能量护罩” 和未来火箭有什么共同点？ - 写给万分之一的创新者 - 知乎专栏介绍激光火箭时候，提到突破摄星计划所需要的激光基础设施与光船相同，因此有可能顺便实现光船实用化，大幅度降低卫星发射成本。

另外该计划可以为激光军备竞赛提供光明正大的借口。

2017-11更新

在腾讯WE大会上，突破摄星执行董事、前美国宇航局艾姆斯研究中心主任Pete Worden比较详细的介绍了飞船的设计。

Pete Worden并没有讲太多技术细节，不过很难得放出了芯片结构图，由此我们可以推测，计划使用1瓦激光通信二极管，来实现4光年的通信，这个还是比较难想象的。

芯片飞船上还集成了NanEye摄像头，以及光子推进器。

投资过Facebook、阿里巴巴、京东和小米的著名投资人尤里.米尔纳是发起人，所以其他答主写的圈钱质疑是比较没水平的。

楼上的几位回答的非常专业全面，刚好昨天被邀请参加了“突破摄星”的中国介绍会，听这位传奇俄罗斯大富豪——米尔纳（Yuri Milner）现场介绍了这个项目的最新进展，拍了一些照片，跟大家介绍介绍。

【这个项目是什么？】

制造出发射成本低、可以一天发一次的1克以内的微型太空探测器，飞行速度可达到20%光速。

【会上了解的干货】

1）人造物体极限速度能否遵循摩尔定律（即按指数级增长）？

在过去一百年的时间里，人类制造的人造物体的极限速度从每小时100英里提升到每小时十万英里（老蒋查了一下，新地平线号探测器的速度大约是9万英里/小时），增长了1000倍。

米尔纳认为，从技术来讲，有可能在更短的时间内，比如10-20年内，我们把人造物体的极限速度再增长1000倍，达到每小时一千万英里，也就是每秒4万4千米，大约是光速的15%。

米尔纳提到，根据目前探测飞行器的能耗情况，如果想把1公斤的探测器运到火星，需要1000公斤的化学燃料，那么如果加速到光速量级的话，需要的化学燃料是天文级的，地球上根本没法满足这么巨大的能量需求。解决这个问题的一个办法，是将探测器的质量从几百公斤降低到1克以内，从而大大降低能耗。下图是维基百科上NASA的新地平线号探测器，质量是478公斤。

2）“突破摄星”项目得益于过去几十年微电子技术和光电子技术的迅猛发展。

想让StarShip变成StarChip，让几百公斤的探测器变成几百毫克的探测器，离不开近几十年微电子技术和光电技术的迅猛发展。

下面这个是超级干货，老蒋也是第一次看到StarChip的内部结构图。

3）StarChip的内部结构

好了，这个StarChip是有电池的，电池的用途没有详细解释，个人认为是应该是提供给芯片各组件运行所需的能量。至于这个电池如何提供几十年太空飞行中的芯片运行能量，我猜想大概可以从光帆获得能量。

4）StarChip的各组件质量

从2000年到现在，同样功能的照相器件，已经从24000毫克减轻到40毫克，StarChip的整体质量够控制在370毫克，纳米飞行器控制在1克以内应该有希望。

老蒋存疑的地方是这个相机的功能到底有多强？Breakthrough Initiatives确实提到：

Advances in planar Fourier capture array cameras should make it possible to eliminate the need for focusing optics in the cameras. Advances in Fresnel lens imaging and planar Fourier capture array cameras should make it possible to build focusing optics in the cameras light enough to be used in the mission, or eliminate the need for focusing optics altogether.

毕竟如果需要光学镜片的话，光学镜片的质量无法压缩。

5）纳米飞行器由两部分组成：StarChip和光帆LightSail

有朋友把Lightsail翻译成太阳帆，个人认为不妥，首先，Lightsail的作用是在飞行器进入太空后，用激光发射器点阵将激光打在几平方米的光帆上，在几分钟之内将纳米飞行器加速到20%左右的光速。（以下两张图来自http://breakthroughinitiatives.org）

在接下来的飞行过程中，光帆一直打开，为什么一直打开的原因没有细说，个人认为，作用主要是吸收宇宙恒星（不只是太阳）的光能或宇宙射线，确保StarChip所需的能量供给。如此高速地运动，如何避免在20多年宇宙航行中不被宇宙粒子撞到，难度很大。

所以，纳米飞行器只具备拍照和通讯功能，不能够在其他天体上降落。

6）接下来两张图介绍了过去十几年，激光成本降低和能量增加也遵循了摩尔指数规律。

得益于成本指数级降低和能量指数级增加，米尔纳才能够架设几平方公里的能量密度达到吉瓦（10的9次方）的激光发射器点阵，一天发射一个纳米飞行器，之所以只能一天发射一次，因为发射后，激光发射器点阵需要重新蓄能。

这几平方公里的激光发射器点阵的能量来源，只能来自于电能吧？得建个超级核电站。

7）这张图介绍了实现这一项目面临的几大难题。

各位大拿之前提到的挑战都提到了，每个问题在老蒋看来，从现有技术来看，难度都极大。

8）下面这张图中，米尔纳给出了一张想象中比邻星b的落日图，和地球作对比。

比邻星b距离地球4.2光年，位于半人马座，是目前最近的类地（接近地球）的行星，老蒋也在维基百科找了张很酷的比邻星b的模拟图，4.2光年的距离，用20%的光速行驶，需要20多年的世界。

这么美丽的比邻星b，老蒋看的心潮澎湃，不知道人类哪天能够登上这座星球？

对了，与突破摄星同时启动的还有突破聆听项目，用射电望远镜监控值得摸索的太空天体，为突破摄星找到更多的目的地。

9）最后是一堆技术大拿组成的技术顾问委员会。

根据Breakthrough Initiatives的介绍，董事会由三个人:霍金、米尔纳、扎克伯格。

结论：

这是一个放眼未来几十年的太空探索项目，基本思路是将极其昂贵、几年才发射一次的大型太空探测器改造成成本低、可以一天发一次的微型太空探测器。

能不能实现？只能说路漫漫其修远兮！

对了，剧透一下，雷军雷总也出现在会场，难道小米也有计划参与？

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古筝作战之后，作战部所有人都陷入了沉思：智子来了，科学还有未来么？
事到如今，曾经晴朗的物理学天空里已经没有半点阳光，只剩一面无限光滑但没有厚度的巨镜，反射这我们无知的身影。
你们是虫子。
没错，但是虫子也会求生，虫子也会进化。人类更不能坐以待毙。
半个月后，联合作战会议室内，世界上所有顶尖科学家军事学家汇聚一堂，偌大的会议室也显得拥挤不堪自然也包括了提出“古筝计划”的大史，而且他是最引人瞩目的一人，因为他面前的烟灰缸里堆满了烟屁股，很多也只抽了一半。
“你们说啊，那帮外星人这么tm厉害，俩原子就能废了咱地球所有的科技？”
“是质子，而且是通过了二维展开之后通过电路蚀刻进行编程的超级计算机。。。”一位物理学家纠正了他的说法。
“得得得。你说这些我也不懂，那既然这么牛逼，咱们学着来也行啊，也弄个什么子的过去，把它们也废喽。”
“这根本不可能，智子制造所需要的理论就已经远超出我们现在基础物理的水平，更何况现在我们的物理已经。。。”物理学家已经明显表现出了不耐烦，虽然大史在战术策划方面有过人之处，但在科学方面在这个屋子里可能是跟桌子椅子烟屁股一个级别的。
“行了行了，别说这些没用的。那咱么小的造不了，大点的总能造吧？什么分子原子不行弄几个宇宙飞船过去“师夷长技”啊。”
“这更不可能了，屏三体人的技术才能将飞船推进到百分之一光速，我们能达到他们的百分之一就已经很不错了，难道等三体人占领太阳系几万年之后才得到飞船发回的信息？”一位德国军事学家甚至有些恼怒的回答着大史的问题。
“这大的飞不起来，小的造不出来。那则个中，弄个咱们能弄出来的最小的飞船过去，一个不行弄一百个，一百个不行弄一万个！怎么咱们几十亿人400年还弄不出来了？咱们现在的技术最小的飞船能多小？”
“那可能是纳米级了，但是推进系统。。。”对这方面有所了解的汪淼答道。
“不是有那个什么帆么？谁知道？就是那个吹太阳光的。”
“光帆，但是靠太阳光推进难度太大，但是可以靠人造激光推进！”一位美国女专家眼前一亮。
“咣”大史一排桌子“好，既然有思路了就走！咱现在只能摸着石头过河，走一步算一步了！剩下的我就没法说啥了，找科学家吧。就全世界最好的那个什么金。”
大史丢掉烟屁股，从怀里掏出一根雪茄“今天咱说出个办法就算这会没白开，我这根好烟就没白带！”说罢点燃抽了起来，留下全屋子人开始了沸沸扬扬的争论。
次日，由霍金宣布“突破摄星”计划启动。

躺床上根据记忆写的一段子。有错误欢迎指正。

问题是，到站后怎么减速呢？
直接飞过去吗？

应该是一种近未来的微型的探测器，尺寸大于可见光波长，拥有某种通讯方式的探测器，因为质量和尺寸小所以可以被人类的高能加速器加速或者高能激光加速到极高的速度。看起来和《三体》中的“智子”有异曲同工之妙。

貌似量子纠缠通讯是不成立的，所以我并没有说，还有其实我一直想不通的是这个探测器的能量源是啥，电池太重，太阳能不可能，不过从激光中接受能量或许可行。

度娘那里找的“纳米卫星”图片...

不过这个纳米并不是真实意义上的“纳米”。只是特指其微小的尺寸，比如现在航天活动中就有“纳米卫星”和“皮卫星”，并非说它们的尺寸是真正的纳米级，而只是说它们和动辄几吨的大型卫星相比，真的很小。霍金也说这个探测器实际上只是一个g级的飞行器，不过即使是只加速到1/5光速，所需要的能量也肯定会达到10^15J的能量等级...相当于十几万个火电站一年的发电量。

不过，这个东西虽然没有出现，我们还是可以设想一下。这个探测器会是什么样子的。

作为探测器，它肯定拥有飞控系统和感知系统，这些其实并不会多重，因为飞行中阳光很微弱，所以这个飞行器应该是使用同位素电池的，信号的传输指向应该是依靠探测器本身的旋转来打成，因为调整方向的机械系统实在太重，或者它还有有一个可以脱离的太阳帆模块，在初始阶段用于加速，从轨道上的高能发射器发射后，由高能激光器对其进行持续的加速。

从人类科技上看，这种探测器并非很难制造出来的，只是。。。用这么高的代价制造一个探测器从科学和经济上或许都没什么意义。

至于激光加速方法，其实在太空制造一个激光阵列停泊在拉格朗日点，似乎更靠谱的多，在或者在一些地方兴建若干激光地面站，在太空中布置大量的折射装置来折射激光也是一个比较靠谱的办法。

下面的同学回答的能量源并不是我的问题... 我的问题是这么小的体积，想找到一个靠谱的放射性电池貌似有点困难，而且因为要发射信号，所以功率也必须足够大，从现在看来，并没有合适的能量来源。

大家都没有发现整个计划只有加速部分，却没有减速部分吗？

难道用1/5的光速掠过目标星球再快速的拍几张照片传回来？

一个不考虑减速，只做加速的模型，难道不是更像动能武器吗？

一个能跨恒星系打击的，1/5光速的动能武器。

不管是达到光速的20%还是5%，问题是到了那里如何减速？似乎没看到回答中有提到这个问题的。

危机纪年第3年

面壁者霍金宣布“摄星计划”

“……向半人马α星发射1000个纳米探测器，以0.2倍的光速在20年后到达三体星！”

“老弟，你说霍金这发送探测器是干啥子。观察三体星？太蠢了吧。”史强仰头吐出一口烟圈。

“就算是小小的探测器，当它以60000km/s的速度装上三体星，你觉得会发生什么？想想恐龙灭绝时的小行星冲击，这可是1000个探测器。”罗辑突然微微一笑。

“操，不会吧！”史强惊得狠狠弹了弹烟头，不料烟却像小小的探测器般飞出去好远。

“大史，我再告诉你一个知识，0.2倍光速的物体在太空中运动没有什么问题。但是当它接触到其他物质比如大气，来不及躲开的空气会硬生生地被挤压强行发生核聚变……”

大史呆坐在原地，说话都开始含糊不清，

“我…那…三体…我是说三体人拦截不了这样的武器？”

罗辑从沙发上跳了起来，也扔了手中的烟。

“当然可以。”

“那是怎么回事？老弟，我TM真糊涂了！”大史的喉结动了动，挤出一句话。

罗辑笑了笑：“我说我前面的话都是忽悠你的你信不信。”

大史还想说什么，罗辑摆了摆手，一步步朝黑暗中走去。

2.
“面壁者斯蒂芬·霍金，我是您的破壁人。”

霍金瘫坐在摇椅上，似乎没有任何反应。

来人继续说道，
“不得不承认您是地球上最伟大的科学家。相当长一段时间内，您的“摄星”计划确实迷惑了我，在您精心设计的迷宫里，我一度绝望。”

“……但是很可惜，您的民科计划，还是暴露了。”
霍金依旧背对着来访者，一片寂静。

来人顿了顿，咽了口唾沫
“您知道智子已经把地球的科技全盘锁死，地球发展至今几百万年的科技树已经毫无前途。所以您暗中激发各地民众，企图利用民科们树立起一棵新的科技树。”

“智子虽然强大，但它本身也只是某一科技树的产物罢了。如今如您老所愿，遍地民科如星星之火将燎原。但我要告诉您，”

“主不在乎！”

摇椅微微一晃，似乎这句话终于惊动这位科学的巨人。
良久，一个苍老的声音仿佛是从遥远的星空而来

“你很优秀。”

破壁人起身，很真诚地向面前的摇椅鞠躬致意，默默退下。

3.
中国大陆X乎评论板块。

“看看霍金的研究，真是大师呢！”

“是啊，人家早就提醒过我们不要接触外星人，可惜了。”

但也可能……

霍金游移的双眼久久地停留在这行评论上，眼眶竟然湿润了。

发着白光的荧屏前，霍金剩下的三指竟似乎因为激动而颤抖起来。

人类..真是可惜了，

民科，确实是拯救地球的唯一途径。但也正是因为如此霍金才要亲自掌握这整个计划，随时将可能扼杀在襁褓之中。

霍金的三指渐渐停止颤动，又以肉眼可见的速度蜷曲萎缩下去。

全身肌肉萎缩终于完成了。现在脱水以后终于可以符合最高载重量500g了。

“摄星”计划。

二十年
母星，等我回来。

--------------------------------------4.26 修改
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知乎不能用GIF不太开心(?￣ ? ￣?)

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然而智子早已经看穿了一切

“突破摄星计划”就是瞎扯淡
这个“突破摄星计划”就是瞎扯淡。下面我们就简单介绍“突破摄星计划”，再说明它为什么是瞎扯淡、霍金怎么忽悠人。本文读者所需要的知识，并不超过百度百科和大学普通物理。

以下文章转载来自科学网@姬扬（并无知乎帐号）的个人博客。科学网—“突破摄星计划”就是瞎扯淡原文链接在此。以下是正文内容

2016年4月12日，科技大亨尤里·米尔纳（Yuri Milner）说：“55年前的今天，加加林成为了第一个太空人。今天，我们准备要迈出下一个大步——走向星际。”
一场史无前例的大忽悠，就这样开始了！
一、霍金的表演
4月12日，著名物理学家霍金在新浪开通了微博，第一篇短文回顾了自己与中国的渊源。虽然大家不知道霍金为什么要开微博，但是这位黑洞专家的吸引力确实非常大，粉丝数很快就突破了百万。
13日早晨（美国时间12日下午），霍金发表了第二篇微博，宣布了“突破摄星计划” (Breakthrough Starshot)：计划研发“超微型飞船”（nanocraft，质量为几克的自动化太空探测器），并利用激光推进技术（Light Beaming）将其加速到光速的1/5。如果这个计划成功了，超微型飞船就可以在发射后20年左右到达半人马座阿尔法星，在那里拍摄图片、采集科学数据，并把相关信息通过激光传送回来。
现在明白了。
霍金为什么要开微博？因为他要忽悠人啊！
这个“突破摄星计划”就是瞎扯淡。下面我们就简单介绍“突破摄星计划”，再说明它为什么是瞎扯淡、霍金怎么忽悠人。本文读者所需要的知识，并不超过百度百科和大学普通物理。
二、“突破摄星计划”简介（国内新闻报道）
这部分内容节录和改编自国内新闻报道[1-2]。
霍金和米尔纳共同宣布启动“突破摄星计划”，人类历史上前所未有的太空探索计划，发起人包括几位世界顶级科学家和科技界实业家。他们计划开发飞行时速高达1亿6000万公里的无人太空探测器，并于是20年内抵达离太阳系最近的星系。
该计划旨在给科学和太空探索带来革命性的变化，已经获得1亿美元的研究经费。目标任务是我们这一代人的有生之年，抵达半人马座阿尔法星（AlphaCentauri）。
“突破摄星”团队提议建造小型无人宇宙探测器，探测器上将装载照相机、导航和通讯器材、能源供应，但其重量将比一部智能电话还要轻。这个“纳米飞行器”将会以激光驱动，可以光速的20%飞行。
一个陆基的、长约1公里的光束枪将被建于一个高海拔的干燥地区。之后，科学家们会发射母体太空船，将数千个“纳米飞行器”带往近太空。一旦进入太空，这些小小的太空船将各自扬起可延展达数米的光帆。光束枪会将光束聚焦在光帆上，驱动“纳米飞行器”飞向目标。这些“纳米飞行器”将在数分钟内加速到时速1亿6000万公里。有价值的数据会通过飞行器上的激光通讯系统传回地球。
三、“突破摄星计划”简介（项目网站内容）
先说说“量级”（scale）的概念。简单地说，“量级”就是“大小差不多”的意思。比如说，“克的量级”就是说质量为几克乃至几十克（也可以是零点几克，或者上百克）；“米的量级”就是说长度为几米（也可以是零点几米，或者几十米）；依此类推，“千米的量级”就是几公里了；一代人的时间，大致是几十年。
下面这部分内容来自于突破项目的网站[3]。是我大致翻译的，虽然不一定特别准确，但是也不会太离谱——在翻译质量的“量级”上来看，大致是正确的。
米尔纳和霍金宣布启动“突破摄星计划”（BreakthroughStarshot Project），计划用几年或几十年的时间，开发出速度为1/5光速的无人微型飞船，飞向半人马座阿尔法星，在那里拍摄照片、采集数据并传送信息回来。
突破摄星计划初期投资1亿美元，只是为了证明“激光驱动的超微型飞船”具有可行性。这种飞船的速度是光速的1/5，可以到达近邻的恒星系，拍摄那里有可能存在的行星图像，获取其他科学数据。
突破摄星计划的核心内容是超微型飞船（Nanocrafts）和激光推进装置（Light Beamer）。
1、超微型飞船是质量非常轻的全自动飞船，大概是几克乃至几十克重，包含星芯（StarChip）和光帆（Lightsail）两个主要部分。星芯包括相机、光子推动机（photonthruster）、动力供应系统、导航和通讯设备，还有全套的空间探测器，总重量是几克乃至几十克。光帆只有几百层原子的厚度，质量为几克乃至几十克。
2、激光推进装置由相位相干的激光阵列构成，每次发射需要产生和存储的能量，大约相当于几百万度（千瓦时）的电。（译注：总功率大约是1亿千瓦，100 gigawatt）。
超微型飞船可以大批量地制作，价格大致相当于iPhone手机，大批量地发射，从而增加冗余度和覆盖面（译注：提高“瞎猫碰到死耗子”的可能性）。激光推进装置是模块化的，可扩充的。一旦技术成熟的话，每次发射的费用可以降低到大约几十万美元。
研发阶段预计要持续若干年，1亿美元经费说的就是这个。为了实现终极目标（抵达半人马座阿尔法星），需要的预算还要大得多呢（译者估计：几十亿乃至几百亿美元，这还仅仅是下限）。需要实现的技术指标（技术路线，Path to the stars）如下：
1、在高海拔的干燥地区，建立陆基的、范围为几千米的激光推进装置。（译注：不是长度为几千米，而是方圆几千米。）
2、每次发射需要产生和存储的能量，大约相当于几百万度电（gigawatt hours）
3、发射航天母舰，搭载几千个超微型飞船，飞到太空轨道上（a high-altitude orbit）
4、采用实时的适应光学技术（adaptiveoptics technology），消除大气层对激光光束的干扰
5、把激光束聚焦在光帆上，在几分钟内，把超微型飞船加速到终极速度
6、在旅途中遇到的星际尘埃
7、用超微型飞船上的激光通讯系统将拍摄到的行星图像和其他科学数据传回到地球上
8、利用发射超微型飞船的激光推进装置来收集4光年后的数据
这些都是巨大的工程挑战，更多细节可以在项目网站上找到。据该网站说，所有的关键要素要么是已经可以实现的，要么就是在合理假设下有可能在近期内实现的。
突破摄星计划将在开放、合作的研究环境中进行：完全属于基础科学研究；发表新结果，完全透明、开放获取；对所有相关领域的专家开放，对公众开放，谁都可以到项目网站的论坛来贡献想法
激光推进系统比现有的任何科学大设备都要大得多。项目需要全球合作和支持。发射的时候，要得到所有适当政府和国际组织的批准。
等到星际旅行所需的技术成熟了，就会出现很多其他机会（译注：这些才是似乎有那么一点点可能性的东西）：探测太阳系；用激光推进装置作为千米量级的天文观测望远镜；探测有可能撞击地球的遥远小天体（译注：这个遥远并不远，应该就在太阳系以内，跟半人马座阿尔法星的距离没法子比的）。
四、项目可行性被质疑
已经有一些专家质疑了这个项目的可行性。
“对于这一计划，相关领域的专家解读，想法很好，但目前具有科幻色彩。如果在遥远的将来能够实现，将具有开创性工程意义，但还谈不到科学价值。”
“北京大学天文学教授徐仁新说，他完全不相信该计划会成功。微小的太空船会在长途的星际旅行中遇到非常多的障碍，比如撞上小小的星尘时，飞行器就会大大减速。‘即便一部分可以抵达半人马座阿尔法星，它们也不能送任何数据回地球，因为它们的天线太小了。’”
有些专家更乐观些。“北京天文馆的高级工程师寇文说，该项目应该考虑西藏作为安置大型光束枪的一个备选地点。寇文说，西藏是全球海拔最高的高原，其干冷的气候将减少对激光光束的大气吸收和干扰，这个条件比地球而上其他地方都要优越。”
总的来说，专家们都很客气，说的话都很婉转。为什么呢？原因很简单：霍金太有名了，米尔纳太有钱了，普通人太喜欢看热闹了。
虽然这就是个再明显不过的忽悠计划，根本不可能实现的空想，但是，局外人谁也抹不下脸来，谁也不好意思直截了当地说：你这就是瞎忽悠嘛。
五、关于技术路线的说明
下面我从几个方面来介绍突破摄星计划，主要说明为什么要采用这样的技术路线。基本上是正面的描述。
5.1、为什么选择半人马座阿尔法星？
因为它是离我们最近的恒星，那里也许还有行星。
半人马座阿尔法星就是中国古代所说的“南门二”。根据百度百科[4-5]，用倍率不高的小望远镜就可看出，南门二是光彩夺目的双星。其实它是个三星系统，由甲、乙、丙三星组成：甲、乙两星都是特亮星（距离太阳系大约4.36光年），丙星约11等（即著名的“比邻星”，是已知的离太阳系最近的恒星，大约是4.22光年）。在中国二十八宿系统中，南门二是角宿的一部分，“南门”初见于《史记》，指的是“南天门”。
南门二到地球的距离大约是4.3光年，也就是说，从地球出发，即使是用光的速度跑，也要4.3年的时间才能到达南门二。如果超微型飞船的速度为光速的1/5，那么就需要20多年才能到达那里；到了那里以后不休息，马上拍照、传数据，我们也要再等4年多才有可能收到信息。即使一切顺利，从超微型飞船成功发射，等到它抵达南门二并传送信息回来，也要25年的时间。
2、为什么飞行速度要达到光速的1/5？
因为有人等不及了。
16亿公里每小时（英文报道用的是10亿英里每小时），这就是个大概数字而已，只是让你知道跑得非常快。多快呢？大约是每秒钟4.4万公里，而光速是每秒钟30万公里。显然，项目里说的另一个数字，“光速的1/5”，也只是个大概数字而已。这些数字都没有必要精确到小数点后的，有个数量级的概念就行了。
1977年，美国发射了 “旅行者1号”，这是全球第一个太空探测器，也是迄今飞行距离最远的人造物体。“旅行者1号”的速度大约只有每秒钟几十公里的样子，比博尔特快多了，比F1也快多了，可是从星际旅行的角度来看，根本就不值一提。经过近40年的时间，“旅行者1号”才刚刚离开了太阳系（也许还没有离开呢）。它走过的距离大约只有“1光天”，也就是光在一天里走过的距离。要用这个速度跑到南门二，估计要用4万年的时间——黄花菜早都凉了。
一万年太久，只争朝夕！聪明绝顶的霍金，终于在垂暮之年领悟到了这个道理——朝闻道，夕死可矣。
5.3、为什么要用激光推进？
因为其他方式无法提供足够多的能量。
物体从静止加速到光速的1/5，需要非常多的能量。到底要多少能量呢？我们都听说过爱因斯坦的质能转换公式（E=mc

2

），如果把一个静止物体的质量全部转化成的能量记为100，那么，这个物体以1/5光速运动时的动能就是2，换句话说，需要把2%的质量转化为能量。也许你会说，听起来并没有什么了不起的啊，才2%嘛。可是要知道，核聚变的转换效率也只有0.3%，核裂变的转换效率更是连0.1%也到不了。再说，现在还做不到可控的核聚变，而核电站（可控的核裂变）都有巨大无比的外壳（比核裂变材料要重几万倍，甚至更多）。化学燃料的能量转换效率就更不用说了，比核裂变还要低几万倍甚至几十万倍呢。效率更高的方法就只有传说中的反物质了，可是现在能够生产的反物质都是以原子个数来计算的（比如说，几万个或者几百万个，10

4

-10

6

个），根本就不可能制造出几克反物质出来（那至少意味着10亿亿亿个，10

23

个）。
所以说，没办法。每次发射需要的能量，大约相当于几百万度电，甚至更多。只能靠外界输入能量，而激光几乎是唯一可以提供足够多能量的方法了——至于传说中的太阳风，永远不可能把飞船加速到每秒钟几百公里的。
5.4、怎么样实现激光推进？
把激光束聚焦在光帆上，在几分钟内，把超微型飞船加速到终极速度。这就需要非常高质量的光束，下面这些措施都是为了实现高质量光束这个目标的：在高海拔的干燥地区，建立陆基的、范围为几千米的激光推进装置；采用实时的适应光学技术，消除大气层对激光光束的干扰。地球表面的大气层对光束质量的影响最大；其次是光束的有限口径带来的衍射效应。高海拔、干燥天气、适应光学技术，都是为了尽量消除大气层的影响；方圆几千米的激光推进装置，是为了降低衍射效应的影响。
补充几句。这个方圆几千米，并不是说激光器要有几公里长，而是说需要口径为几千米的超级反射镜。这并不是一个口径几千米的反射镜，而是几百个（甚至几千个，就要看你有多少钱了）、口径几米（或者几十米）的反射镜，这些反射镜彼此精密合作，成为一个等效的超级反射镜。
5.4、为什么要用航天母舰搭载超微型飞船？
很简单，就是为了消除大气阻力。再说，现在的技术已经可以很容易做到这一点了。
5.5、怎么样利用激光推进装置收集回传的信号？
回传信息是通过激光实现的。激光推进装置的超级反射镜可以把信号光汇聚到高灵敏的探测器上。超级反射镜的口径越大，收集信号光的效率也就越高。
六、“突破摄星计划”就是瞎扯淡
下面我从几个方面来说明这个计划为什么就是瞎扯淡。基本上是基于普通物理常识的质疑——只用了大学普通物理学课程的内容。
为了便于说明，我们假设超微型飞船（加上光帆）的重量为10克，光帆是直径为10米的圆盘（面积大概为100平方米，厚度大约只有100纳米，也就是几百个原子层）。假定激光总是垂直于圆盘形光帆（其实这是很难做到的，但是不管它了）。进一步假定，成功的激光推进技术意味着可以在10分钟内（600秒）把超微型飞船（加上光帆）加速到1/5光速，也就是每秒钟6万公里的速度。
6.1、加速距离有多长？
加速过程的平均速度是每秒钟3万公里，加速时间600秒，那么加速距离就是2千万公里，没多远。这是地球到月球的距离的50倍，是地球到太阳的距离的1/8。这只是光走1分钟的距离，确实没多远。要想走到终极目标南门二（半人马座阿尔法星），光也要走4年呢，这才走了200万分之一（60×24×365×4=200万）。真的是万里长征第一步啊。（注：中学物理）
加速距离的一半是1千万公里。这意味着，我们要把激光汇聚到方圆10米的面积上，而这地方离我们有1千万公里。这是个非常困难的任务，但在理论上还是可以实现的。
光就是电磁波，它是一种波动效应。波总是会发散的，激光也会发散，只是激光的发散角可以很小而已。假定激光波长为1微米，10米口径的光束，意味着光的发散角是10

-7

，经过1千万公里后，光束的口径就变为1公里。这正好说明了我们为什么需要方圆几千米的激光推进装置了——也就是超级发射镜的口径。（注：大学二年级普通物理学——光学，衍射）
顺便说一句，这个道理同时说明了第一个不可能完成的任务：超级飞船的尺寸太小了，就算它抵达南门二（半人马座阿尔法星），也不可能发射激光信号回来——这是由衍射效应决定的。
2、加速需要的能量有多大？
10克物质，速度为每秒钟6万公里，动能就是2×10

13

焦耳，这个能量大致相当于5百万度电（中学物理）。然而，这还不是光源需要提供的能量，因为光并不能把所有的能量都用于推动物质前进，它会被反射回去，从而带走一部分能量。考虑到这一点，能量至少还要再增加10倍：可以认为加速过程中平均速度为0.1倍光速，所以反射光子能量为入射能量的90%。（大学二年级普通物理：电磁学，相对论）
也就是说，每次发射所需要的能量至少是2×10

14

焦耳，大致相当于5千万度电。小意思啦。我家每年用电量大概是2500度，这才是2万个家庭的一年用电量，真是小意思了。现在的电费好像是5毛钱（工业用电更贵，接近1块钱），发射一次也就只用2千5百万元，或者说400万美元，太便宜了。这也是个非常困难的任务，但在理论上还是可以实现的。
顺便说一句，这个道理同时说明了第二个不可能完成的任务：这么大的能量照射在光帆上，很容易就把它烧掉了。光帆上的功率为3百万千瓦每平方米（2×10

14

焦耳/600秒/100平方米），这个功率有点大。地球表面的太阳光功率大约是1千瓦每平方米，太阳表面的光功率大约是50万千瓦每平方米，只有这个数值的1/6。有句话怎么说的来着？谈笑间，樯橹灰飞烟灭！（注：大学一年级物理，热学）
也许你会说，可以做个百分百反射的镜面光帆，把激光都反射回去，不就可以了吗？还是不行。根本就没有百分百反射的镜面，99%行不行？不行。99.99%行不行？还不行。99.999999%行不行？对不起，还是不行。为什么？99.999999%的反射率意味着一亿分之一的光被吸收，也就是2×10

6

焦耳的能量，对于10克物质来说，这个能量足以把它的温度加热到几万度以上，还是那句话：谈笑间，樯橹灰飞烟灭！（注：大学一年级物理，热学）
5.3、对于激光推进装置有什么样的要求？
为了把激光汇聚在1千万公里以外的光帆上，必须拥有超级反射镜。对这个反射镜的要求有多高呢？
首先，这不是一个平面镜，而是一个曲率随时间变化的球面镜（因为超微型飞船在不停地往前飞啊）。为了达到汇聚的效果，球面镜上任意一点与球面中心的高度差必须满足h=r

2

/2d，其中，r是该点到球面镜中心的距离，d是到光帆的距离，h和r

2

/2d的差别必须远小于激光波长也就是1微米。在距离为1千万公里的时候，对于1公里的口径，这个数值h是10微米；相距一米的两点，高度差大约是0.5埃，也就是氢原子的大小。理论上也是可以做到的。（注：大学二年级普通物理学——光学，干涉）
其次，1千米口径的、曲率随时间变化的球面镜，根本就做不来，只好用成百上千个小镜子拼起来。拼起来的超级发射镜还要同步地调节，好吧，理论上也是可以的，实践上你也是可以祈祷的。
第三，这成百上千个小镜子，还要配备成百上千个激光器，这些激光器也必须同步，他们的频率和相位必须完全相同。好吧，你可以接着祈祷了。
这就是需要千米量级的、相位相干的激光推进装置的原因。这也同时说明了第三个不可能完成的任务：在物理学工作者里面，有这么虔诚的祈祷者吗？也许霍金除外。
5.4、能不能利用激光推进装置收集回传的信号？
不能。我们已经在5.1里回答了这个问题：超级飞船的尺寸太小了，就算它抵达南门二，也不可能发射激光信号回来——这是由衍射效应决定的。再说，他也搞不到足够的能量啊。这是第四个不可能完成的任务。俗话说得好：再一再二，不能再三再四！
好了，就说这么些吧。应该可以说明这个计划是纯忽悠了吧。具体的数字可以讨论，改来改去的应该可以变化几个数量级，但是不会影响最终的结论：这个计划就是瞎忽悠。利用这里的方法，也很容易判断推进速度为每秒钟1000公里的可能性，以及相应的困难。
有人说，中国人有的是钱，缺的是想象力。我的看法正好相反：这种满嘴跑火车的选手，我们其实是要多少就有多少的，唯一缺少的就是钱啊——噢，对了，还有名气！
七、为什么要忽悠？
显然，霍金推动的这个“突破摄星计划”就是瞎扯淡。
那么问题来了：他们为什么要瞎扯淡呢？这么忽悠来忽悠去的，有什么好处吗？这都是大科学家啊，他们会不懂普通物理学吗？就算是那个大富豪米尔纳，对了，还有脸书的扎克伯格，他们的物理也肯定学得好的很呢，他们会不懂这么简单的事情？
察见渊鱼者不祥，智料隐匿者多殃。我就不多扯了，简单地用两句话做结束语吧：
1、大学普通物理很重要！
2、都指望中国政府买单！
附录：
[1]霍金开通微博宣布“突破摄星”计划发射纳米飞船到半人马座阿尔法星
霍金开通微博宣布“突破摄星”计划发射纳米飞船到半人马座阿尔法星
[2]“电动帆”宇宙飞船推进技术开始测试
“电动帆”宇宙飞船推进技术开始测试
[3]突破项目网站（突破摄星计划）
Breakthrough Initiatives
[4] 南门二南门二_百度百科
[5] 比邻星比邻星（距离太阳系最近的恒星）

PS:
其实这件事没有那么复杂，就是为激光武器竞赛做铺垫的
年三十打兔子，有他过年，没他也过年
顺便忽悠一下呗，反正闲着也是闲着

以上仅提供另一个角度的相关专家看法，本人负责转载但不发表意见。

发射智子。。。

三体1中伊文斯是拥有巨额遗产和石油公司的美国土豪，热爱环保事业。
（现实中扎克伯格是拥有3100亿市值脸书公司的美国土豪，曾被评为最年轻富豪，与马云、盖茨发起“突破能源联盟”环保项目。）
伊文斯听叶文洁讲述了三体的事情后，不惜耗费巨资打造能够联系三体星的设备，并归拢世界前端科学家支持ETO工作。
（扎克伯格看了大刘的三体1后，投巨资支持科研团队研发能够跟半人马α星座（三体所在星座）联系的飞行器，并归拢霍金等科学家支持工作。）

所以，现在的问题是：怎么才能让伊文斯（啊不）扎克伯格在发射探测器之前看三体2，改变扎君对三体人的看法，停止突破摄星项目。。。
急，在线等

很多人提到信息怎么回地球的问题，我的看法是量子通信，今年中国量子通信的实验卫星要上天了。