儘管我們在太空探索方面已經取得了長足的進步，但仍然阻礙我們進行星際旅行的一件事是我們緩慢的太空船。雖然我們能夠在實驗室中將粒子推進到接近光速，但我們甚至還在努力將太空船加速到接近光速。超過百分之三。以我們目前的技術，估計人類需要大約五個月的時間才能到達。
但美國太空總署科學家菲利普·魯賓正在研究一種系統，用雷射將帶有巨型帆的太空船在短短三天內推進到紅色星球。很像比爾·奈大肆宣傳的太陽帆，這種「光子推進」系統依靠光子（光粒子）的動量向前移動。但盧賓的設計將不是來自太陽光線的光子，而是由巨型地球雷射推動。
這聽起來很牽強，但在NASA 360 的視頻盧賓解釋說，這項技術非常容易取得，而且該系統可以輕鬆擴大規模。
“最近的進展將這一點從科幻小說變成了科學現實，”盧賓解釋。“沒有已知的原因我們不能這樣做。”
但讓我們退後一步，研究一下該系統是如何運作的。現在，當我們發射太空船時，推力來自燃燒化學物質，例如火箭燃料。這種燃料源不僅會加重太空船的重量，而且與電磁加速（利用光或其他電磁輻射來加速物體）相比，它也是一個極其低效率的系統。
“電磁加速僅受光速限制，而化學系統則受限於化學過程的能量，”盧賓在一篇有關該技術的論文中寫道。
但是，雖然實驗室中的電磁加速相對簡單，但它需要大量複雜且昂貴的設備，例如構成大型強子對撞機的超導磁體環，並且很難擴大到所需的尺寸。
一種候選推進系統，稱為“不可能”的電磁驅動器，因據稱實現了電磁加速而受到了廣泛的關注，但美國宇航局的科學家仍然無法弄清楚它是如何工作的，或者證明它不是一個實驗異常。
另一方面，無論規模大小，光子推進理論上都是有效的，這使其成為更可行的候選者。
那麼光子是如何推動太空船這樣大的物體的呢？儘管沒有任何質量，光粒子卻具有能量和動量，當它們從物體反射時，動量會轉化為一點推力。借助大型反射帆，可以產生足夠的動量來逐漸加速太空船。
雖然盧賓和他的團隊還沒有嘗試他們的系統，他們的計算顯示光子推進可以在短短三天內將 100 公斤重的機器人飛船送上火星。
一艘更大的飛船，例如人類可能乘坐的那種飛船，需要大約一個月的時間才能到達那裡——是普通飛船所需時間的五分之一。太空發射系統(SLS)，目前正在開發的世界上最強大的火箭，旨在將我們帶到火星。
盧賓也解釋道在將 SLS 送入軌道所需的 10 分鐘內，光子推進可以將航天器推進到聞所未聞的 30% 光速，並且還將使用類似數量的化學能（50 至 100 吉瓦）這樣做。
但光子推進的真正好處來自於更遠的距離，太空船有更多的時間加速，最終可以將我們帶出太陽系並到達鄰近的恆星。
需要明確的是，這個系統並不是為了將人類送入星際距離而設計的——首先，機器人的裝備好得多以這個任務來說，第二，我們的重量太重了。相反，盧賓提出了可以接近光速的超薄太空船。
但發送我們自己的對於這些遙遠的太陽系——尤其是那些可能擁有宜居行星的太陽系——仍然是巨大的。
“探索最近的恆星和系外行星的人類因素對人類來說將是一次意義深遠的航行，其非科學影響將是巨大的，”盧賓寫道。 “是時候開始這段不可避免的走出家門的旅程了。”
盧賓和他的團隊去年獲得了美國太空總署的概念驗證資助，表明光子推進可以用於太空旅行，所以我們應該很快就會開始看到一些現實生活中的結果。讓我們希望現實不負眾望，因為我們非常興奮。
了解更多信息美國宇航局 360 度視頻:
