哈伯望遠鏡拍攝到的比鄰星。
一組物理學家提出了一種可能的方法，利用相對論性電子束在合理的時間範圍內將探測器發送到星際空間深處。
空間是“真的很酷”和“真的很大”的令人討厭的組合。我們可以看到那裡正在發生真正令人敬畏的事情，但除非我們想出顯著改進我們的推進方法的方法，否則我們不會很快看到它們。
以航行者號的速度旅行，需要 73,000 多年才能到達距離我們最近的恆星比鄰星。即使我們有確鑿的生命存在證據– 在比鄰星的宜居帶發現的行星 – 很難說服某人承諾他們的祖先乘坐一代飛船穿越太空的時間比人類從地球到地球所需的時間還要長幾千人至76.74億。
2016年，長期項目突破攝星我們的成立是為了找到方法，讓我們可以做次最好的事；向半人馬座阿爾法星系統發送探測器，可能會在返回地球之前對其進行拍攝。
早期的設計依賴足夠小和輕的組件來相對輕鬆地推進，提出科學家可以使用光帆和定向雷射來推進小型飛船，而後來的建議涉及向探測器發射基本粒子或微波。根據新論文，這些想法的問題在於運行源光束的成本非常高，並且很難防止光束擴散，從而導致效率低下。同樣令人惱火的是，距離源光束越遠，可以傳輸給它的功率就越少。
「目前的專案 Breakthrough Starshot 設想，直接推動光帆的大型雷射陣列的光束範圍約為 0.1 AU。對於給定的推力，利用光束的能量將反作用質量從飛行器中排出需要更少的功率比直接使用光束動量執行總速度變化遠小於光束速度的任務，」該團隊在論文中解釋。 “然而，這兩種操作模式都沒有從根本上改變光束的權衡要求。”
為了解決這個問題，團隊提出了使用太陽帆加速飛船的替代方法，其中電子帆加速到相對論性速度。在這些速度下，它們可以體驗到“相對論收縮”，這種效應在粒子加速器和束流物理學中得到了充分研究，該團隊認為這將有助於阻止擴散問題。
研究小組解釋說：“在與電子束共同移動的參考系中，這可以被認為是相對論時間膨脹；束系中沒有足夠的時間讓空間電荷將電子束傳播得很遠。” “或者，在相對於太陽靜止的參考系中，人們可以將這些視為電子動量的相對論性增加，有效地降低了電子的荷質比，再次減慢了光束的傳播。”
將光束加速到相對論速度並保持其指向目標探測器將是一個挑戰，而且仍然不會很快發生。團隊認為，最有前途的想法是“太陽冰石”，或者是利用自己的太陽帆來改變其太陽軌道的假想飛船。憑藉這種可操作性，它可以連續觀察光束所指向的探頭。使用這種方法，我們有可能將旅行時間縮短到幾十年，而不是數千年。
儘管這可能使該項目在沒有太多進展的情況下變得可行，但在我們向最近的恆星和潛在的宜居行星發送探測器之前，仍然需要一些進展。
研究小組總結道：“通過在近太陽靜止石中使用熱電轉換，大型GW級光束基礎設施有可能在短期內啟動，而無需等待近地空間的工業化。” 「然而，這種方法的實用性取決於發現一種高比功率的能量接收和轉換方式，要么作為束動量，要么噴射反作用質量，要么作為反作用質量推動行星際介質。”
該研究發表在期刊上宇航學報。
