將太空船運送到另一顆恆星是一項巨大的挑戰。然而，這並不能阻止人們為此而努力。
目前最引人注目的組織是 Breakthrough Starshot 和 Tau Zero Foundation，它們都專注於一種非常特殊的推進光束動力。
一張紙Tau Zero 董事會主席杰弗裡·格里森(Jeffrey Greason) 和洛斯阿拉莫斯國家實驗室專門研究激光物理的物理學家格里特·布魯豪格(Gerrit Bruhaug) 探討了此類發射技術（相對論性電子束）的物理原理以及如何使用它將太空船推向另一顆恆星。
設計此類任務時需要考慮許多因素。其中最大的問題之一（字面上）是太空船的重量。
Breakthrough Starshot 專注於一種帶有巨大太陽「翅膀」的微型設計，可以讓它們乘著光束到達半人馬座阿爾法星。然而，出於實際目的，這麼小的探測器一旦到達那裡就幾乎無法收集到任何實際資訊——這更多的是工程壯舉，而不是實際的科學任務。
另一方面，該論文研究了最大約 1,000 公斤的探測器尺寸，大約相當於 20 世紀 70 年代建造的 Voyager 探測器的尺寸。顯然，憑藉更先進的技術，可以在其上安裝比這些系統更多的感測器和控制器。
但用光束推動如此大的探頭需要另一個設計考量——什麼類型的光束？
Breakthrough Starshot正在計劃使用可能在可見光譜中的雷射光束，它將直接推動連接在偵測器上的光帆。然而，考慮到目前的光學技術水平，這束光束只能有效地推動探測器約 0.1 個天文單位，而到半人馬座阿爾法星的總行程超過 277,000 個天文單位。
即使是極小的時間也可能足以讓探測器達到可觀的星際速度，但前提是探測器很小且雷射光束不會炸毀它。最多只需要打開雷射一小段時間即可將探測器加速到巡航速度。
然而，論文的作者採取了不同的方法。與其只提供短暫的電力，為什麼不提供更長的時間呢？這將允許產生更多的力，並允許更強大的探測器以相當大的光速百分比行進。
這種設計也面臨許多挑戰。首先是光束擴散——在距離太陽到地球距離超過 10 倍的情況下，這樣的光束如何具有足夠的相干性來提供任何有意義的功率？
論文的大部分內容都詳細介紹了這一點，並專注於相對論性電子束。這個任務概念被稱為“陽光”，將使用這樣的光束。
利用如此高速行進的電子有幾個優點。首先，將電子加速到光速相對容易——至少與其他粒子相比是如此。然而，由於它們都具有相同的負電荷，因此它們可能會相互排斥，從而削弱光束的有效推動力。
由於粒子加速器中發現的一種稱為相對論箍縮的現象，在相對論速度下這並不是什麼大問題。本質上，由於以相對論性速度行進的時間膨脹，電子沒有足夠的相對時間來開始將彼此推開到任何有意義的程度。
論文中的計算表明，這種光束可以提供 100 甚至 1,000 AU 的功率，遠遠超過任何其他已知推進系統能夠產生影響的功率。它還表明，在光束供電期結束時，1,000 公斤重的探測器可以以光速 10% 的速度移動，使其在 40 多年的時間內到達半人馬座阿爾法星。
不過，要實現這一目標還有很多挑戰需要克服——其中之一就是如何首先將如此大的能量形成光束。探頭距離光束源越遠，傳輸相同的力所需的功率就越大。
對於100 天文單位的探測器，估計電壓高達19 吉電子伏，這是一種相當高能量的束流，儘管完全在我們的技術掌握範圍之內，因為大型強子對撞機可以形成能量高出幾個數量級的束流。
為了捕捉太空中的能量，作者建議使用一種尚不存在但至少在理論上可以存在的工具——太陽靜止石。該平台將位於太陽表面上方，利用恆星光的推動力和磁場的組合，該磁場利用太陽發射的磁性粒子來防止其落入太陽的引力井中。
它的位置將與帕克太陽探測器最接近太陽的距離一樣近，這意味著，至少在理論上，我們可以建造能夠承受這種熱量的材料。
波束形成本身將發生在一個巨大的遮陽罩後面，這將使其能夠在相對涼爽、穩定的環境中運行，並且還能夠在站上停留數天至數週，以將1,000 公斤的探測器推出最遠的地方。
這就是使用規約而不是軌道的原因——它可以相對於探測器保持靜止，而不必擔心被地球或太陽遮擋。
到目前為止，這一切仍然屬於科幻小說的領域，這就是作者們最初相遇的原因——在科幻愛好者聚集的 ToughSF Discord 伺服器上。
但是，至少在理論上，它表明有可能在人類有生之年將科學上有用的探測器推向半人馬座阿爾法星，而對現有技術的進步微乎其微。
