如何看待霍金的「突破攝星」計劃，可行性有多大？

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幫題主你加個「航天」的標籤。

簡單答案：個人覺得一直燒錢的話，應該有70%的可能在30年之內達到項目一開始確定的大部分目標。

1. 「突破攝星」這個項目屬於高技術項目。在科學理論上基本是可能的，但是技術上有很多問題需要解決。整個項目，目前投入的一億美元只是啟動資金，基本上只夠做出一份細緻的可行性報告和列出有待解決的工程問題。

項目網站：Breakthrough Initiatives

2. 個人覺得，到達20% 光速有點兒太樂觀，把目標速度下調到5% 光速比較可行。

3.
去半人馬座，前半段不是問題，唯堆錢爾。後半段，如何發回有用的信息，是個大問題。目前項目計劃里的方案是用激光，但是這意味著一個晶元 /
郵票大小的飛行器必須有足夠的能量發出足夠功率的一個信號，而且必須在飛了4光年以後能夠較為準確的定位地球的方向，並且調整自身的姿態，對準地球。這些
都不容易。

下圖是「突破攝星」項目網站的敘述。

我標的紅，後三項是個人認為很有工程難度的地方。通訊問題是倒數第二項：

4. 如何計算地球到半人馬座路上，有可能遭遇到的宇宙塵埃？

目前，在這方面人類的認知是完完全全的一片空白。而且，這些宇宙塵埃的分布情況很可能是隨著整個銀河系的旋轉，隨時在變的。

5. 宇宙射線。

高能的宇宙射線（Galactic Cosmic Rays）可以「敲掉」分子周圍的電子，讓分子離子化。這樣的輻射，NASA的術語叫 ionizing radiation。對於要上太空電子設備來說，電路中的分子如果一直離子化，就會導致電路失效。對於「突破攝星」計劃中那麼小的一個飛行器來說，不但沒有重量做專門的輻射屏蔽，它的微型電路也更容易受影響。

我知道有人要拿旅行者來說事，請看看兩者的體量、輻射屏蔽及電路的尺寸。

最後附上目前（4/14/2016），「突破攝星」計劃網站上的所有技術資料的截圖：

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轉載自果殼

按照計劃，他們會在地面上建設一個100GW的超級激光陣列，與此同時向地球軌道上發射1000個所謂「納米探測器」。這些探測器很小，每一個的質量都只有幾克，但是它們都會備有一張4米見方的超薄光帆。一切就緒後，用地上的強激光照射光帆，短時間內提供巨大的推力，令其在幾分鐘內加速到0.2倍光速（每秒6萬千米），然後花20年時間抵達半人馬α。

?「突破攝星」計劃設想的納米探測器和光帆。圖片來源：http://space.com

是不是很厲害！

……厲害歸厲害，但是萬一半人馬α星真的有生命存在，他們見到這麼一坨東西飛過來會有什麼感想？

讓我們來算一算吧。

他們會看到什麼？

肉眼看過去，探測器的本體很小，絕大部分是這個4米×4米的光帆。光帆在我們眼中一定是閃閃發亮的，因為哪怕它只吸收一丁點光能，也會在能量巨大的激光打上去的時候徹底氣化。「突破攝星」計劃預計製造出吸收率低於10^-9的超反射光帆，那將是大部分人見過的最明亮的鏡子（要知道，日常鏡子反射率能到95%就不錯了）。

如果半人馬α星周圍的行星上能支持生命的話，他們遵循的物理定律一定和我們相同。因為光能承載的信息遠遠大於其他感官媒介，視力對於生命應該有巨大的好處。在地球上，視力分別誕生了好多次，95%的動物物種有視力；因此我們可以有把握地猜測，半人馬α若有文明，幾乎肯定擁有某種形式的視力。

具體的視力範圍依賴於恆星的光芒。半人馬α的三顆恆星和太陽相比，整體要稍紅一些，但是相差還不算特別遠，因此他們的視力範圍也不會和我們相差太遠。

?半人馬α星A, B和C（也就是比鄰星）與太陽的對比。圖片來源：http://pics-about-space.com

總之我們可以推測，在我們眼中閃閃發亮的光帆，在他們的天文學家眼中也是如此。

這帶來了一個嚴重問題：他們可能無法準確估計這些探測器的大小。

我們是怎麼知道天體大小的？幾乎所有的時候，遙遠天體在望遠鏡里都是一個光點而已，不可能直接像看日常物體一樣看出大小來。早年間測量大小的一個重要手段是看它多亮——越亮的東西，反光面積越大，個頭也應該越大。顯然這個辦法有嚴重的缺陷：我們不知道它的反光率。但是天然物體的反光率，範圍也就那樣，誤差不會到太過誇張的程度。（當年我們正是因為反光率問題而高估了冥王星的大小。）

但是這對我們的探測器就不適用了。它不是一個傳統的小行星，而是一個反光率接近100%的平面。如果半人馬α天文學家的觀測技術還不夠高明，他們很可能會把這個探測器當成一個典型小行星來估算大小。常規的小行星反照率通常在0.05-0.3之間，因此他們會按照亮度認為這是一個直徑10米左右的小行星，重量約1000噸（一般假定小行星的密度在2000千克/立方米左右）。

然後，這樣的小行星有1000顆，每一顆都在以0.2倍光速飛奔過來……

呵呵。

他們認為會發生什麼？

直徑10米的小行星，本身倒沒有什麼了不起。就算是以60km/s的速度（這算很快的小行星了，繞太陽運行的天體最快不能超過72km/s）撞上來，也出不了正經隕石坑，充其量相當於一個通古斯大爆炸。哪怕1000個加在一起，也只是一場區域性的災難，不會對全球文明產生根本影響。

問題是，現在這些「小行星」不是60km/s，而是60000km/s。速度翻了1000倍，能量就增加了1000000倍。這堆小行星加起來，哪怕不計相對性效應（對0.2c而言，計入不會影響數量級），總能量也可達10^24J，或者相當於10^14噸TNT當量。這能量當然不足以摧毀星球，但是已經和毀滅恐龍那一次奇克蘇魯伯小行星撞擊的總能量相當。雖然實際上它們撞到目標行星的概率微乎其微，但畢竟有1000個啊！哪怕是千分之一的奇克蘇魯伯，起碼也得造成一輪全球氣候大波動。

更加可怕的是這一危機帶來的心理震撼。如果眼見世界末日就要來臨了，我們會做什麼？恐怕不可能還一切如常吧。完全有可能在真正的撞擊到來之前，絕望和恐慌就已經徹底摧毀了社會秩序，帶來文明範圍的巨大衰退了。

?搞出什麼奇怪的邪教也是完全有可能的……圖片來源：http://thoughtforyourpenny.com

還有一個更大的潛在威脅，不過這個威脅此處要賣個關子，下一節再說。

實際上會發生什麼？

假定他們並沒有被絕望摧垮，而是頑強地熬到了小行星來臨的那一天，應該會發現是虛驚一場吧！這些探測器其實每個都只有幾克而已，砸到地上頂多也就砸壞個花花草草，不會成什麼氣候吧！

慢著。一個相對性速度運動的宏觀物體，在太空中運動還無所謂，和其他物質接觸可就有問題了。比如，它如果在大氣層中運動，能讓前方的空氣發生核聚變。

是的你沒看錯，核聚變。

核聚變的基本原理是讓兩個輕原子撞成一個重些的原子（但通常不會比鐵更重）。地球物理學家致力實現的主要是氫原子聚變，但是除了氫之外還有很多種聚變方式。常見大氣層元素不過碳氫氧氮硫，這些通通都有聚變潛力。

正常情況下空氣不會聚變（如果會，我們就不用研發聚變反應堆了……因為我們都死了），因為原子核帶正電，互相排斥。為了讓原子聚變，我們需要用原子彈、磁場或者激光把它們硬壓進一個小區域，逼它們接觸。但是現在我們有了一個0.2c的飛行器，這些都不成問題——它飛得如此之快，前方的氣體以日常每秒幾百米幾千米的速度簡直就是靜止的。它們根本來不及逃開，被硬生生壓在了一起，強行發生核聚變。在這個場景下，流體力學根本就無關緊要了。

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?xkcd的作者Randall Monroe其實在子系列What if中描述過類似的場景：以0.9c投擲棒球會發生什麼？結果就如下圖啦。圖片來源：http://songshuhui.net

這些核聚變會產生多大的能量？幾乎不可能計算，本來建模就夠難了，何況我們也不知道目標星球表面的大氣層狀況。但是有一點可以肯定，這會產生數量巨大的伽馬射線，它們會打擊周圍的空氣令其電離，從而一邊擴散產生更多輻射、一邊形成一個不斷擴張的等離子球。

聚變的力量也會對探測器產生反向推力，但這種力量在0.2c面前不值一提。不過它們會剝蝕探測器的表面，炸出許多微小碎屑，這些碎屑以0.2c的速度繼續前進，並引發更多的聚變。

很難計算探測器抵達地表時是什麼樣的（如果大氣層的厚度是100km，它抵達地表只需要1毫秒）。也許它早就分崩離析了，但這無關緊要，反正是一坨碎屑裹挾著一個大號等離子球撞到了地上。由於總質量太低，我們可能見不到很大的坑，但是過程中的伽馬射線和X射線可不是鬧著玩的。有可能周圍幾公里甚至幾十公里的生物都被伽馬射線掃平了。

換句話說，和挨了一個中子彈沒有太大的區別。

哪怕只有一個落到了目標星球上，也是令全球震驚的暴行，而他們已經知道有一千個這樣的武器奔著他們過來。這種致命外交事故會對兩球關係產生怎樣的影響？簡直無法想像。

而說到底，發射這樣的航天器並沒有什麼不可逾越的技術鴻溝。如果他們奮起發展科學技術，決定實施報復性打擊的話……那霍金，你可就把我們全都毀了

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為什麼 Stephen Hawking（史蒂芬·霍金）警告人類不要接觸外星人？ http://www.zhihu.com/question/23761542 （分享自知乎網）

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