尽管我们在太空探索方面已经取得了长足的进步，但仍然阻碍我们进行星际旅行的一件事是我们缓慢的航天器。虽然我们能够在实验室中将粒子推进到接近光速，但我们甚至还在努力将航天器加速到接近光速。超过百分之三。以我们目前的技术，估计人类需要大约五个月的时间才能到达。
但美国宇航局科学家菲利普·鲁宾正在研究一种系统，用激光将带有巨型帆的航天器在短短三天内推进到红色星球。很像比尔·奈大肆宣传的太阳帆，这种“光子推进”系统依靠光子（光粒子）的动量向前移动。但卢宾的设计将不是来自太阳光线的光子，而是由巨型地球激光器推动。
听起来很牵强，但在NASA 360 的视频卢宾解释说，这项技术非常容易获得，而且该系统可以很容易地扩大规模。
“最近的进展将这一点从科幻小说变成了科学现实，”卢宾解释道。“没有已知的原因我们不能这样做。”
但让我们退后一步，研究一下该系统是如何工作的。现在，当我们发射航天器时，推力来自燃烧化学物质，例如火箭燃料。这种燃料源不仅会加重航天器的重量，而且与电磁加速（利用光或其他电磁辐射来加速物体）相比，它也是一个极其低效的系统。
“电磁加速仅受光速限制，而化学系统则受限于化学过程的能量，”卢宾在一篇有关该技术的论文中写道。
但是，虽然实验室中的电磁加速相对简单，但它需要大量复杂且昂贵的设备，例如构成大型强子对撞机的超导磁体环，并且很难扩大到所需的尺寸。太空旅行。
一种候选推进系统，称为“不可能”的电磁驱动器，因据称实现了电磁加速而受到了广泛的关注，但美国宇航局的科学家仍然无法弄清楚它是如何工作的，或者证明它不是一个实验异常。
另一方面，无论规模大小，光子推进在理论上都是有效的，这使其成为更可行的候选者。
那么光子是如何推动航天器这样大的物体的呢？尽管没有任何质量，光粒子却具有能量和动量，当它们从物体反射时，动量会转化为一点推力。借助大型反射帆，可以产生足够的动量来逐渐加速航天器。
虽然卢宾和他的团队还没有尝试他们的系统，他们的计算显示光子推进可以在短短三天内将 100 公斤重的机器人飞船送上火星。
一艘更大的飞船，比如人类可能乘坐的那种飞船，需要大约一个月的时间才能到达那里——是普通飞船所需时间的五分之一。太空发射系统(SLS)，目前正在开发的世界上最强大的火箭，旨在将我们带到火星。
卢宾也解释道在将 SLS 送入轨道所需的 10 分钟内，光子推进可以将航天器推进到闻所未闻的 30% 光速，并且还将使用类似数量的化学能（50 至 100 吉瓦）这样做。
但光子推进的真正好处来自于更远的距离，航天器有更多的时间加速，最终可以将我们带出太阳系并到达邻近的恒星。
需要明确的是，该系统并不是为了将人类送入星际距离而设计的——首先，机器人的装备要好得多对于这个任务来说，第二，我们的重量太重了。相反，卢宾提出了可以接近光速的超薄航天器。
但发送我们自己的对于这些遥远的太阳系——尤其是那些可能拥有宜居行星的太阳系——仍然是巨大的。
“探索最近的恒星和系外行星的人类因素对人类来说将是一次意义深远的航行，其非科学影响将是巨大的，”卢宾写道。 “是时候开始这段不可避免的走出家门的旅程了。”
卢宾和他的团队去年获得了美国宇航局的概念验证资助，表明光子推进可以用于太空旅行，所以我们应该很快就会开始看到一些现实生活中的结果。让我们希望现实不负众望，因为我们非常兴奋。
了解更多信息美国宇航局 360 度视频:
