人類有了光碟機動石墨烯材料，應該怎樣設計光速宇宙飛船？

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中國新材料獲千倍傳統光壓可用於星際航行『
光碟機動的效果肉眼可見！牽引光束，光速引擎都有望實現了。有了這種材料，各位科粉，人類應該設計怎樣的飛船結構呢？

空間飛行器是人類探索宇宙的重要工具，而動力源問題一直羈絆著人類無法走得更遠。目前幾乎所有的航空、航天飛行均採用化學驅動，即通過噴射燃燒的化學物質來獲得驅動力，光直接驅動飛行是科學界和航空界多年的夢想。
「這是我們了解到的，迄今為止科學界第一次用光推動一個宏觀物體並實現宏觀的驅動。」陳永勝教授說，通過定量測量，這種石墨烯材料在光照條件下產生的力是傳統光壓的千倍以上。「通過計算，500公斤的負載，如果利用基於這種石墨烯材料製備的驅動帆板，理論上獲得的驅動力至少能使其達到0.09米每秒的加速度。」

2015-06-22

連同你問的問題已經是第五篇了，懶得寫了直接貼前面的論述。

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各位難道還不知道實驗室宣稱的成果離真正實現還很遙遠嗎？我貼媒體的內容﹕「這是我們了解到的，迄今為止科學界第一次用光推動一個宏觀物體並實現宏觀的驅動。」陳永勝教授說，通過定量測量，這種石墨烯材料在光照條件下產生的力是傳統光壓的千倍以上。「通過計算，500 公斤的負載，如果利用基於這種石墨烯材料製備的驅動帆板，理論上獲得的驅動力至少能使其達到每秒 0.09 米的加速度。」

光本身就是能量，實驗所謂的輻射壓 (Radiation pressure)（亦稱光壓）是電磁輻射對所有暴露在其下的物體表面所施加的壓力。太陽帆是被提出作為宇宙飛船推進的一種方法，將使用太陽輻射壓力做為動力的來源，民間的宇宙飛船宇宙 1號已經在嘗試使用這種形式的動力。太陽帆（也稱為光帆，特別是它使用來自於太陽以外的光源時）是使用巨大的薄膜鏡片，以太陽的輻射壓做為宇宙飛船推進力的一種計劃。輻射壓不僅非常小，而且與太陽距離的平方成反比，但不同於火箭的是，太陽帆不需要燃料。推進力雖然很小，但是只要太陽繼續照耀著，太陽帆就能繼續運作。

研究人員將一個重為 4 毫克的形似「海綿」的圓餅狀三維石墨烯材料放置到真空管中。在不同光源的「推動」下，「海綿」瞬間發生了水平或豎直方向的位移，最大移動距離可達 40 厘米，海綿材料本身就輕，未來的載具絕對無法做到如此地步。所以他們不也評述﹕然而，來自光壓的驅動力微乎其微，遠不能滿足航空和航天的負載要求。

但如果改成 citizen 手錶的『Eco-Drive』光動能原理或許可以逐步實現這個夢想。光動能的發電原理是在手表面板下方，裝置一個接收到光源就能發電的「太陽能面板」，再將太陽能面板所製造的電能供給驅動手錶運轉之用，而多餘電能則儲存於「二次電池」里，以作為無法接收光源時手錶運轉的動力來源。

接收光源時，儲存電能；在無光源時，二次電池自動提供運轉動力! 光線照射在透明的鏡面玻璃，穿透過表面面板，在太陽能面板上聚光並吸收，最後儲存在二次電池裡；能量動力皆來自光能量。總之，太陽帆不是太空載具，而太陽帆利用光壓原理也不是因為石墨烯才有的，學術上把簡單的事複雜化又可見一斑。

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2015-6-26

討論的結果有人認為是氣體脫附，有人說是靜電效應，但總結都可以認同我所謂在實驗室環境下有太多不確定變數，單從這個實驗就推導可以光碟機動是太浮誇了。

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2015-7-23

人怕出名豬怕肥。陳永勝課題組這次捅到馬蜂窩，甚至有學者要求他主動撤稿，真是情何以堪。我認同這些學者的論調，整理一下分享給各位。

1、結論太過離奇，違背基本物理原理。所有有基本物理知識的人，都不會相信電子發射驅動能夠持續進行。受到廣泛質疑就是證據。這裡已經不是學術爭議的問題。

2、論文中有多處重大錯誤，主要論據概念完全錯誤（反衝物與被推動物動能相等）。論證沒有熱電子發射只採用一個短脈衝，而實驗採用連續激光。混淆強場效應與光電效應。根據論文提出的原理計算出來的電子反衝推力只有論文作者聲稱的億分之一量級。

3、在新聞聯播裡面的說法」是科學史上首次實現用光作推力，讓物體有明顯距離的運動「，沒有任何根據。強激光應用已經很多年，激光碟機動聚變也已經研究了很多年。稍微強一點的激光都可以讓一個不太大的宏觀物體運動。怎麼他們會成為」科學史上首次「？

4、這是一項有預設研究結論的研究。因為依據新聞聯播中說：「三年前，……。陳教授敏銳意識到，可以……，解決多年的「光碟機動」難題」。也就是三年的工作，只是為了證明陳教授的「敏銳意識」。有理由認為，除了混淆強場效應和光電效應這個錯誤外，另外兩個錯誤可能是故意而為，包括不計算電子的反衝推力。如果是這樣，已經涉嫌學術不端。

5、作為一篇學術論文，如此重大的突破，在結論中不討論原理，而是討論偉大的應用前景，如具體到多大的空間飛行器能夠獲得多大的加速度。這也是很奇怪的。其實對於論文中用到的光強，普通光帆也可以獲得很大的光壓加速。

6、論文的聯繫作者和創意人陳永勝教授是化學家，但是化學家也應該具備基本的物理知識，「動能相等」無法理解。而且合作者是南開物理學院的光學組，難道他們也不知道動量守恆？或者他們沒有看過論文？

7、同行發現論文的上述離奇錯誤只是時間問題，還可能發現更多的錯誤。無論什麼原因導致了論文的錯誤，如果不主動撤稿，只會讓笑話越來越大，讓南開，乃至中國科學界蒙羞。

所有的實驗都使用了很強的光，以產生」驅動「效應，無論是激光（很強），氙弧光（很強），還是陽光（使用了透鏡）。照射到毫克量級樣品上的光必須達到瓦量級，才能出現明顯的「驅動」。幾焦耳的能量加到毫克量級的樣品上，熱效應非常強，而論文沒有討論熱效應的影響。這是很大的缺憾。要知道，石墨烯的密度非常低，比一個大氣壓下的空氣還低。也就是說，如果把一塊大一點的石墨烯用很薄的膜密封，它能漂浮在空中。從方法上來說，如果用弱光也能產生驅動效果，才能說明問題。況且對於驅動旋轉的實驗，僅靠光壓似乎都夠了。這跟我最初的想法倒是一致的 ~ 不該是光壓造成的，太多變數都有可能做到驅動。

不請自來。

已有的答案都沒有質疑這個研究的正確性，我是抱著很大的懷疑的態度的。剛好科學網有個文章，我覺得值得看一看。

鏈接如下：http://blog.sciencenet.cn/blog-1319915-899915.html?from=timelineisappinstalled=0

我的設想是這樣的，光帆用陳教授研製的石墨烯材料製作，在光帆中央留個口，用於投放小型電磁脈衝核彈。用核彈爆炸產生的光電磁脈衝作為推進能量，持續推進飛船前進。

可以毀滅地球的超級核武器

現在有些大國正在設想電子或光子級別的核武器。如果這種超級核武器一旦研製成功，一公斤的爆炸物就足以毀滅怎個地球。目前最為可行的就是製造光子級別的核武器，它的摧毀能力使所有現有的核武器都會黯然失色。從理論上講已不存在技術瓶頸問題，關鍵是一旦研製成功就會有一個不可迴避的問題：在哪裡試驗最為安全？存放在哪裡最為安全？
一、理論上的依據和論證
人類在觀測宇宙中的超新星爆炸時就發現，有一種光子攜帶有巨大的能量以超光速在宇宙中傳播。這種光子具有較強的粒子特性，其質量比普通光子要大幾千倍，而且它具有極強的穿透性。當它能量衰竭後又會變成普通光子。這種光子目前暫時命名為超重光子。目前在實驗室並未發現它的存在。
經過研究才發現這種超級光子來自原子核並非來自電子。當一個原子在極高的高溫高壓下，使得外層電子被剝落，讓原子核裸露出來。當外界能量達到極限時，原子核的強力核磁場就會發生破裂並在其表面產生一個極不穩定的空洞，使得原子核極為穩定的核屏障被打開，這就給核聚變創造了條件。在核聚變還未發生的數千萬分之一秒內，就會有許多高能電子和較大能量光子闖入。如果是核內質子捕獲電子，就會新增一個中子釋放。如果是一個光子被原子核捕獲，它不會被吸收反而會讓原子核釋放一個相同的光子，沿著反方向射出。但是這個光子卻攜帶了原子核巨大的能量，隨後原子核立刻分裂成眾多數量的質子和中子射線。這種還未在核聚變發生前的原子核裂變准臨界裂變。通常它只會發生在極限高溫高壓下較大質量的氣態原子核身上，在比較穩定的金屬原子身上發生概率較小。
這種准臨界的核裂變通常會有兩種狀況發生：當原子核吸收一個光子又立刻釋放同樣一個高能光子，此時的原子核就會分裂成中子和質子，這個分裂過程叫高能光子分裂過程。高能光子所攜帶的能只相當於一個電子以光速運動的能量，但是高能光子卻只能以亞光速傳播。當原子核吸收兩個以上的光子卻要釋放出相當於自己質子和中子總數那麼多光子時，原子核會瞬時湮滅，原子核近百分之九十的能量被光子以超光速形式帶走。這種罕見的核裂變過程被稱之為超重光子釋放過程。
二、巨大無比的能量和摧毀力
超重光子橫掃宇宙均是以衝擊波形式完成，它可以摧毀宇宙最為堅固的屏障，能擊碎所有原子核，卻可以被單個質子或中子吸收。當質子吸收後會變成氫原子同時會釋放一個中微子；當中子吸收後，中子會立刻變成超重中子，眾多超重中子聚集在宇宙中的某一點就會形成中子星。
超重光子能以每秒2-5倍的超光速傳播。一公斤的物質所釋放的超重光子，其衝擊波範圍其直徑可達上萬公里。它還可以改變宇宙引力場，導致時空變更。大約幾百公斤物質就可以摧毀我們怎個太陽系。
三、技術難題和技術瓶頸問題
光子彈在理論上是完全可行的，但在實際操作很難。難就難在它必須在核聚變完成之前。核聚變是在幾百萬分之一秒內完成。然而超重光子釋放必須在八千分之一秒內完成，窗口時間幾乎難以控制。更多的問題在於要把氣態原子核外層電子快速剝落才有可能讓光子避開原子核外圍的電子云屏障，否則光子就會被原子核外的強力電磁場拒之門外。當光子成功穿越電子云屏障後還必須繼續穿越強力核磁場。原子核強力核磁屏障極為穩定，即使出現斷裂或者是空洞也是極短的時間，並且空洞的位置隨時在改變。在核聚變發生之前原子核表面出現空洞只有一次，時間大約是幾千萬分之一秒內。但空洞也是黑洞，它可以吸進任何粒子。在空洞出現時，一百億個光子只會有一個光子成功進入，此時原子核就會發生裂變。但是當兩個以上的光子同時成功的打入原子核，超重光子反應就會發生，原子核就會立刻湮滅，釋放出能量巨大的超重光子。要做到這一點就必須有足夠多的光子和足夠多的時間來完成這個反應。

感覺現在寫科普文章不扯一下石墨烯，3D列印就好像缺點什麼一樣。

Too simple！！！

這個問題還是去問三體粉吧

沒看原文首先說幾個自己的理解吧。

1.光碟機動不是光速飛船的理想方向，因為足夠強度的光在宇宙中並不是隨處都有。其次你要考慮飛船的轉向和制動，意味著你整個飛船至少前後得有兩個角度可調的輻射板吧，設計難度也挺大的。

2.先不說0.09米每秒是個速度而不是加速度，這個還是個理論值，好，我通融點說全程都是這個加速度，我們簡單的不考慮相對論效應算一算，喲，得105年才能加速到光速，考慮相對論的話……這還是直線運動，沒考慮阻力，沒考慮轉向，沒考慮相對論。

3.500公斤載荷真心不夠，還不知道連不連石墨烯呢，光帆驅動大部分質量都集中在帆上，有效載荷不大。好，我們姑且認為500是有效載荷，500公斤是什麼概念呢？一個微型貨車國標都有1.8噸，且不說能承受光速的材料要有多大比重，用輕質合金（現在航天器用的），造出來頂多就一個公交車大，這恐怕和光速飛船的預想離得有點遠。

暫時說這麼多，考慮問題先考慮題設正確性是很重要的技能呢。