光子推進：3天內抵達火星（內含中文視頻）

視頻版權：SciShow Space；

解說詞

最近有很多關於太空科技的傳言，有一種新太空科技能在三天內把宇宙飛船送到火星上

甚至是幾光年外的系外行星

這些聽起來似乎是科幻小說中發生的事

但是加利福尼亞聖大學聖塔芭芭拉分校的研究團隊

正在研究一種新的太空旅行方式

這種方式叫做光子推進，這需要一系列巨大的激光來推進飛船

如果能行的話，這將被用於探索其他星系

但是這是一個很大膽的假設NBut that』s a big if.

這項工程叫做DEEP-IN，它的目標是使用電磁加速飛船

使其能夠以接近光速行駛，讓飛船飛得足夠快，這樣星際旅行

才有意義

現如今，我們的宇宙飛船使用化學方式加速也就是燒燃料來加速

這樣也很快

它們只是沒有快到能在合理的時間內到達其他星系NThey』re just not fast enough to travel to other stars in any reasonable amount of time,

這就是電磁加速產生的意義所在

搭載了DEEP-IN系統的宇宙飛船不是用化學燃料而是

用電磁輻射的能量來推動的，具體而言是一組由太陽供能的巨大的

激光的能量

這個激光陣列技術本身是另一個完整的項目叫做「靶向小行星及勘探的定向能量系統」或者

叫DE-STAR，同樣由這一團隊

研發

你可能已經從它的縮寫中注意到了

DE-STAR是一個多用途的鐳射系統

比如，它的毀滅性

DE-STAR的主要用途是保護地球，通過轉移一些朝我們飛來的小行星

或者是蒸發掉宇宙中的一些殘骸

由光子驅動的推進是一件讓人激動的事--十分讓人激動的事

這基於光有強大的推動能量，這一能量來自光子的NIt』s based on the idea that light has a lot of pushing power, which comes from its

動量

在地面上行走的我們可能感受不到這種推動力，但是外太空的巨大反射屏的確能

感受到這個推力

這就是太陽帆的工作原理，並且我們已經在太空飛船上NThat』s the science behind solar sails, and we』ve already built spaceships that use

使用這項技術

當光中的光子撞上了太陽帆，光子的動量得到轉移給飛船

並且推動宇宙飛船朝前飛行了一點

DE-STAR的激光可以提供大量的光，我們可以對太陽帆更進一步NDE-STAR』s lasers would provide lots of light that we could use to take the solar sails

甚至可以開始建造搭載激光帆的宇宙飛船

我們可以看到，太陽帆是有缺陷的，因為來自太陽的光有各種不同方向的光子

但是激光帆是一束集中的光子直接射向

激光帆

這就相當於洒水器和消防水栓的區別NIt』s like the difference between a sprinkler and a fire hydrant. When it gets hit by that

當激光束打在激光帆上的時候，任何和它連在一起的東西比如說宇宙飛船將開始

和它一起在太空中快速移動

一艘搭載了激光帆的宇宙飛船不用帶那麼多的燃料，這將會使它具有一個NA ship that used a laser sail wouldn』t have to carry as much fuel, which would mean that

更加小的質量

理論上來說，它還可以飛的非常非常快

當激光陣的輸出功率為50-70千兆瓦時，一個100千克和旅行者一號差不多大的飛船

能夠以1.5%的光速行駛。這將是旅行者一號的最高速度的

300多倍NVoyager』s top speed.

但是利用激光來驅動的宇宙飛船並不是一件容易的事情，我們還有許多挑戰需要

去面對

較小的探測器需要三天可以到達火星，而較大的宇宙飛船可能

需要一個月

但是我們需要一個巨大的邊長大約是10千米的方形激光陣NBut we』d need a giant, square laser array that』s 10 kilometers long on each side -- which

這顯然會帶來一些比較棘手的問題。

把東西送進太空都是昂貴的，更不用說100平方千米的高功率NGetting stuff to space is expensive, let alone 100 square kilometers』 worth of high-powered

激光設備

而且就算把所有東西都運到了正確的地點，把他們正確的組裝起來也

是十分困難的

建一個去火星的激光帆高速飛船也是很困難的

據研究表明，激光帆的厚度只能有一微米厚，也就是千分之一NAccording to the researchers, it would have to be only a micron thick -- that』s a thousandth

毫米

但是為了正常工作，這個比頭髮絲還要薄的激光帆必須和飛船本身一樣重。

這意味著它將會是一個巨大而薄的並且能夠

在高速行駛時保持穩定

並且....還有一個問題我們沒有解決，那就是達到目的地後該如何NAnd … we also have no idea how to slow the spacecraft down once it gets to wherever it』s

減速呢？

也就是說，如果我們要發射一艘三天內到達火星的飛船，我們自己可能要NSo if we』re talking about sending ships to Mars in 3 days, we』re probably getting

提前到達那裡

為了讓這個研究成為現實，首先我們得先造一個小得多的

激光

如果NASA選用他們的想法的話，他們的第一步NThe team』s plan -- assuming NASA chooses to move forward with their idea -- is to start

將建一個只有一平方米的激光陣列Nwith a laser array that』s only one meter square.

然後再想辦法建造更大的激光陣，直到最後我們NThen we』d just keep building bigger sets of lasers, until we eventually figured out

能夠造出邊長10千米的激光陣Nhow to build one that』s 10 kilometers on a side.

然後我們就可以來發發射我們的Wafer Sat了

這種微型航天器雖然重不過一克，但必須有感測器NThese miniature spacecraft would weigh no more than a gram, but they』d have sensors,

電源，微型的推動器和通訊設備

然後巨大的激光陣可以把WaferSat加速到25%左右的光速

它們可以到達幾光年外，幫我們探索星際空間和

和系外行星

他們甚至能夠在發射15年後達到臨近的

半人馬α星系

所以呢，在用激光來推動各種飛行器之前，我們也還需要NSo, there』s still a huge amount of research, technology development, and testing needed

大量的研究，科技發展和測試，哪怕只是發射一個小飛船

在能夠幾天之內到達火星這一目標前，我們仍然有很長一段路NAnd it』s going to be a very long time before we』re zooming over to Mars in just a few

要走

但這是有可能的

感謝您收看這集SciShow，特別鳴謝我們的贊助人

資助我們完成這一集。如果你想要支持我們的製作

請點擊 http://patreon.com/scishow，別忘了在YouTube上Nlike this, just go to http://patreon.com/scishow. And don』t forget to go to http://youtube.com/scishowspace

關注我們---翻譯審核@一個獃子兩個獃子

新年大禮！我們翻譯的2018流星雨日曆中文版被國際流星組織正式使用

http://www.imo.net/resources/calendar/

結束，感謝您的閱讀與關注

全文排版：天文在線（零度星系）

獲取更多天文和天象信息，請關注微博及微信公眾號天文在線

轉載請取得授權，並注意保持完整性和註明出處