英国著名物理学家史蒂芬.霍金在中国拥有数量庞大的拥趸。4月12日，霍金老爷子官方认证微博刚开通，中国网友就疯了，粉丝迅速达到200万以上。试问谁有这样的气场？不仅如此，霍金老爷子还借助微博做了一个大大的推广。

　　4月13日，霍金在第二条微博上就带来一个让人兴奋的消息——启动“突破摄星”(Breakthrough Starshot)计划，将发送微型飞行探测器至4光年外半人的马座阿尔法星。计划发起人之一的俄裔亿万富翁尤里.米尔纳为项目投资1亿美元。

　　这是怎样一个计划？又将会如何实现呢？

　　速度是目前最快飞船的1000倍

　　“突破摄星”计划是这样的：在一代人的时间内，“突破摄星”旨在研发出一台“纳米飞行器”：—台质量为克级的自动化太空探测器，并且通过激光光束把它推动到五分之一的光速，即每小时1亿英里的速度，这是目前最快飞船的1000倍。如果成功的话，这个飞掠任务将会在发射后20年左右到达距地球4.37光年的半人马座阿尔法星附近宜居带，用其携带的摄像头、通讯设备和处理器等捕捉行星和其他科学数据的影像，并用4年的时间传回地球。

　　为何要去半人马座阿尔法星？因为半人马座阿尔法星除了是离地球最近的星座，天文学家相信，一颗类似地球的行星可能存在于半人马座阿尔法星的宜居带，这是最接近地球的星系。也就是说，可以到那里去考察一下有没有外星人或者适宜人类居住的环境。

　　如果使用传统太空飞船技术，抵达半人马座需要3万年。那个时候人类还在不在地球上存在还两说？因此，以前无数的太空探索迷们看到这个事实时心里拔凉拔凉的。现在有了“突破摄星”的这个计划，时间一下子缩短了这么多，是不是很令人振奋？

　　这个计划在科学上完全不靠谱？

　　在看到霍金他们的这个计划以后，一部分人说这次霍金又在说疯话了。其实，霍金说的并不是疯话。至少从理论上而言，这个计划是具有可行性的。

　　首先“纳米飞行器”离我们越来越近了。这些年来纳米科技进展迅速，纳米级的机器器件及其能源供应方式都已经成为国际上的热门研究领域，并取得了一些实质性的突破，不久以后纳米级的机器将会出现在我们面前，这自然也包括“纳米飞行器”了。

　　另外，霍金的这个构想的确是也站在现有物理学发展及人类宇宙探索的进展上提出的构想。空间技术专家、《国际太空》杂志副主编庞之浩说，与霍金提出的以地面激光持续作用于帆板的航天设想比较，两种现有方案有着很大相似之处：一是太阳帆飞船，二是光子火箭。只是这两种方面目前也还无法实现星际航行。

　　太阳帆的概念很早就出现，其诞生于20世纪20年代，由于光是由没有静态质量但有动量的光子构成的，当光子撞击到光滑的平面上时，可以像从墙上反弹回来的乒乓球一样改变运动方向，并给撞击物体以相应的作用力，这就是太阳帆研制的原理。太阳帆需要一个巨大的反射镜将阳光照射到面积足够大的帆板上，如果太阳帆的直径增至300米，其面积则为70686平方米，由光压获得的推力为0.034吨。根据理论计算，这一推力可使重约0.5吨的航天器在二百多天内飞抵火星。若太阳帆的直径增至2000米，它获得的1.5吨的推力就能把重约5吨的航天器送到太阳系以外。

　　由于来自太阳的光线提供了无穷尽的能源，携有大型太阳帆的航天器最终可以以每小时24万公里的速度前进。这个速度要比当今以火箭推进的最快航天器快4—6倍。即比第二宇宙速度快6倍，比第三宇宙速度快4倍。太阳帆接受光压的作用，它不仅可在需要时改变航天器的运行轨道，而且能不断加速飞行。
但是由于技术方面的限制，太阳帆的面积在构造的过程中也无法做得太大，现在太阳帆在实际应用中有很大难度。时至今日，这一研发的进展速度并不快。近20年来，美国、俄罗斯先后做过几次太阳帆动力试验，成败和失败的均有，但也仅仅是在近地轨道内尝试过。目前跑得最远的是日本2010年5月21日发射的“伊卡洛斯”号太阳帆，但是也只是到达金星附近。因此太阳帆还远远谈不到飞抵半人马座。

　　而光子火箭则利用物质与反物质的湮灭反应，自产光子并借由巨大凹面反射镜，向后方喷射光子流。但依据这种设想开展的研究，数十年来没有取得实质进展。由于面临着非常大的技术问题，因此在未来相当长的时期内光子火箭还难以实现。

　　在庞之浩看来，霍金提出的航天器算不上实际上还算不上飞船，只是一个几厘米见方的飞行物，这就会导致其利用太阳驱动变得不太现实。因为单个光子所产生的推力极其微小，比如在地球到太阳的距离上，光在一平方米帆面上产生的推力还不到一只蚂蚁的重量。

　　为了解决太阳光作为能源驱动无法满足要求的问题，“突破摄星”计划提出了激光推进的构想。但是由于设想的激光推进技术在工程方面也很复杂，这导致其在实际工程中很难变成现实。

　　面临的四大挑战

　　霍金在发布会上展示视频截图。这台纳米飞行器可以依靠反射光推进，加速到五分之一的光速，这一速度远高于当前的太空飞船。

　　庞之浩认为，在现有太阳帆技术的进展过程中，提出激光“飞船”的设想并不是很难，也许在2050年左右人类会研制出一个这种微型飞行器的雏形，但是要跑到半人马座还是不太现实。这里面主要有下面四大挑战：

　　第一大挑战：能源供应技术挑战

　　据了解，“突破摄星”计划将通过卫星向太空释放数千个重量在1克以下的微型航天器。其设计如同一只背后有帆的蝴蝶，采用纳米技术，通过激光光束供能。但是这也面临着巨大的挑战。4.37光年远的距离，而光能在传输的过程中能量会衰减。因此如何保证充足的能量供应是个挑战。

　　目前，人类已经制造出可以在地球轨道上运行的小芯片卫星，但是能量供应一般就几天、几个月，上1年的就很少。

　　能量供应问题是星际航行必须要突破的障碍。由美国宇航局研制的一艘无人外太阳系空间探测器旅行者1号于1977年9月5日发射，截止到2014年10月仍然正常运作。经过将近40年的飞行，现在已经进入太阳系最外层边界。旅行者1号上携带着两枚核电池，这是这些年来它太空飞行通信的能量保证，但是预计只能能够保证它继续飞行至2025年。一旦电池耗尽，它也就不能正常工作和旅行了。而“突破摄星”计划中的激光“飞船”旅行的距离要比旅行者1号远得多，能量供应的挑战更大，其激光供能的方式也要比核能更为复杂。

　　第二大挑战：通信问题如何解决？

　　进行深空探索，通信问题一直是一个令人十分头痛的问题。对于前往半人马座的航天器来说，还要解决地面能否收到探测数据，可否在如此遥远的距离上实现测控通信。庞之浩说，美国旅行者1号才走到太阳系的边缘，与地球的通信就有17个小时的延迟。如果使用现有的电磁波的通信手段，到人头马阿尔法星的时间延长将会更为严重，而这将会严重影响测控通信，也影响探索工程的推进。

　　不过庞之浩也表示，通信问题到也不是没有解决的办法。目前科学家们已经在进行激光通信实验，激光通信比电磁波要快6倍。2014年6月6日，美国航天局宣布，该机构利用激光束把一段高清视频从国际空间站传送回地面，成功完成一种可能根本性改变未来太空通信的技术演示。未来该技术成熟以后应用到太空探索领域，将会为远距离星际探索提供极大的通信方便。另外一种策略就是建设中继站，未来在太空中通过中继站传输的方式为星际探索提供保证。但不管怎样，这些星际通信方式并不是短时间内就能够予以突破的。
第三大挑战：如何准确奔赴目的地？

　　采用光能驱动的“纳米飞行器”，其在奔赴半人马座阿尔法星的旅途中国会受到万有引力、星际尘埃碰撞等多种太空中其他因素的干扰，这将让探测器奔赴目的地的行走路线出现很大的偏差，而在浩瀚的宇宙这种大尺度的背景下，往往出现很小的偏差就会离目的地相去甚远。该如何纠正这种偏差呢？

　　第四大挑战：国家力量的支持

　　霍金的这个项目的另外一个挑战是目前世界上主要航空航天及太空探索实力国家对太阳系外探索的积极性。庞之浩表示，包括美国在内，因为当前人类科技水平等多方面因素的限制，目前各大空间探索强国现在及在将来相当长的时间内，太空探索的重心依旧是太阳系以内的行星以及其它相关天体。如果耗资巨大，关键技术又还没有突破，很难有国家愿意以国家行为进行超高风险的太阳系外空间旅行探索。

　　不过《纽约时报》日前撰文称，该项目将由美国宇航局(NASA)艾姆斯研究中心前主任皮特？沃登牵头，世界一流科学家和工程师组成的委员会提供建议，其开发可能需要数年时间。尽管米尔纳先期投入1亿美元，但整个项目研发可能耗资50至100亿美元，目前霍金他们希望能吸引到其他国际投资者。但是有多少大富豪会参与这个烧钱的事业呢？这在未来充满了相当大的不确定性。

　　也正是面临着这些重重挑战，目前科学界并不认为这个雄心勃勃的太空探索计划能够很快得以推行。

　　尽管霍金等人的一些构想很好，但是目前还是具有科幻的色彩。因此，急于随着霍金的进行星际探索的霍金迷们可能要失望了。

　　当然在更长的时间尺度上，庞之浩认为这种激光推进方式可能会有希望，但前提是必须取得重大技术突破，现在还无法预测。不过他认为，霍金的激光“飞船”倒是可以作为科幻的题材进行探索性研究。

　　也许将来有一天，这种技术真的成为现实了呢？其实，实现银河系及银河系外的星际旅行，人类已经充分展开了想象的翅膀。比如，刘慈欣的科幻小说《三体》中的曲率驱动，美国科幻系列剧《星际迷航》中超光速飞船的推进装置 “曲速引擎”，都是很好的方式，只是这些方式与霍金的激光“飞船”而言要更为科幻一些。尽管如此，这些年已经有不少科学家对这些想象展开研究。

　　中国科学院紫金山天文台研究员王思潮认为，霍金提出的这个方案大胆冒险，从理论上讲思想很先进，对科学界具有很大的启发意义，就像人类第一个想到利用火箭飞天、被称为“世界航天第一人”，的明朝探险狂人万户对今天航天的启发一样，但是激光“飞船”现在很超前，实施难度相当大，可以先在技术上力求实现，而不必现在就追求它在跨越太阳系的星际航行方面的实用价值，比如可以先在地球和月球、地球和火星之间进行一些相关的工程实验，等到成功了再尝试数光年以外宇宙空间的探索行动，这样投入也要少得多。

即使将来计划能实现，也得悠着点儿

　　由于现在太空科技的发展在不断进步和突破，也许在不久的将来，霍金的构想就会梦想照进现实。但是王思潮认为，那时探测器飞往人头马星座也得悠着点儿。

　　40多年来，王思潮也一直在研究UFO及地外文明，他始终坚持认为，外星人是存在的。他告诉记者，如果地球文明和外星文明相遇，有三种可能性：他们仅仅是考察，不干预人类的事物；他们考察后，根据了解的情况，给予人类以针对性的帮助；他们考察后，根据了解的情况，袭击地球。就目前的情况而言，也许外星人早就发现我们，但是不打算干涉和影响我们的发展；另外一种可能就是外星人还没有发现我们。

　　在这个的情形下，如果人类探测人头马等银河系内的其他星系或者是河外星系，也许就会让外星人发现我们的存在。如果外星人对人类友善，那倒还好办，但是如果外星人对人类怀有恶意呢？

　　王思潮认为，在银河系中，太阳系46亿年的年龄还算比较年轻的，如果外星人确切存在，除了已经毁灭的，留存的有些文明程度肯定会比人类高很多。因此如果地球遭受外星文明袭击，人类将明显处于劣势，所以太阳系外的宇航探索还是需要慎重前行。