哈勃望远镜拍摄到的比邻星。
一组物理学家提出了一种可能的方法，利用相对论电子束在合理的时间范围内将探测器发送到星际空间深处。
空间是“真的很酷”和“真的很大”的令人讨厌的组合。我们可以看到那里正在发生真正令人敬畏的事情，但除非我们想出显着改进我们的推进方法的方法，否则我们不会很快看到它们。
以航行者号的速度旅行，需要 73,000 多年才能到达距离我们最近的恒星比邻星。即使我们有确凿的生命存在证据– 在比邻星的宜居带发现的行星 – 很难说服某人承诺他们的祖先乘坐一代飞船穿越太空的时间比人类从地球到地球所需的时间还要长几千人至76.74亿。
2016年，长期项目突破摄星我们的成立是为了找到一种方法，让我们可以做次最好的事情；向半人马座阿尔法星系统发送一个探测器，可能会在返回地球之前对其进行拍摄。
早期的设计依赖于足够小和轻的组件来相对轻松地推进，提出科学家可以使用光帆和定向激光来推进小型飞船，而后来的建议涉及向探测器发射基本粒子或微波。根据新论文，这些想法的问题在于运行源光束的成本非常高，并且很难防止光束扩散，从而导致效率低下。同样令人恼火的是，距离源光束越远，可以传输给它的功率就越少。
“当前的项目 Breakthrough Starshot 设想，直接推动光帆的大型激光阵列的光束范围约为 0.1 AU。对于给定的推力，利用光束的能量将反作用质量从飞行器中排出需要更少的功率比直接使用光束动量执行总速度变化远小于光束速度的任务，”该团队在论文中解释道。 “然而，这两种操作模式都没有从根本上改变光束的权衡要求。”
为了解决这个问题，该团队提出了使用太阳帆加速飞船的替代方法，其中电子帆加速到相对论速度。在这些速度下，它们可以体验到“相对论收缩”，这种效应在粒子加速器和束流物理学中得到了充分研究，该团队认为这将有助于阻止扩散问题。
研究小组解释说：“在与电子束共同移动的参考系中，这可以被认为是相对论时间膨胀；束系中没有足够的时间让空间电荷将电子束传播得很远。” “或者，在相对于太阳静止的参考系中，人们可以将这些视为电子动量的相对论性增加，有效地降低了电子的荷质比，再次减慢了光束的传播。”
将光束加速到相对论速度并保持其指向目标探测器将是一个挑战，而且仍然不会很快发生。该团队认为，最有前途的想法是“太阳冰石”，或者是一种利用自己的太阳帆来改变其太阳轨道的假想飞船。凭借这种可操作性，它可以连续观察光束所指向的探头。使用这种方法，我们有可能将旅行时间缩短到几十年，而不是几千年。
尽管这可能使该项目在没有太多进展的情况下变得可行，但在我们向最近的恒星和潜在的宜居行星发送探测器之前，仍然需要一些进展。
研究小组总结道：“通过在近太阳静止石中使用热电转换，大型GW级光束基础设施有可能在短期内启动，而无需等待近地空间的工业化。” “然而，这种方法的实用性取决于发现一种高比功率的能量接收和转换方式，要么作为束动量，要么喷射反作用质量，要么作为反作用质量推动行星际介质。”
该研究发表在期刊上宇航学报。
