挑战：“突破摄星”要克服这29道难关

突破摄星计划倡导者认为他们利用激光和纳米飞行器的想法是抵达半人马阿尔法星最可行的方法，所有相关系统的设计都基于已有技术条件下或者在合理的假设下，因此这些假设能在不久的未来实现。突破摄星的官方网站上共列出29项目前的挑战，从最初飞行器构件组成到真的实现了航行后面临的问题，突破摄星项目其实考虑得十分全面。我们将这29次挑战归为五大类。

1. 探测器方面

从最小的探测器来说，整个基础结构设计开始就面临诸多问题。探测器承载着通信功能，用什么样的芯片处理数据，什么样的电池和能源管理能保证稳定工作20年以上，整个装置的保护涂层材料用什么，而且所有的东西要集中在1厘米见方的地方。

哈佛大学天体物理学家麦道威认为，在加速过程的2分钟内，探测器被推到巡航速度，会吸收51000倍的重力，电子产品必须十分强劲。虽然每个问题现在已经有一定的基础，比如使用核电池，但探测器的具体技术细节尚未可知。

2. 光帆方面

“我们需要有合适的材料能够承受得住而不至于破损，”皮特·沃登说。计划中光帆被制成只有几克重、极薄，宽度4米，它必须在发射期间保持稳定，需要保持一定的弹性，以便于在与星际间的物质发生相互作用时发生的状态改变还能恢复回来。目前突破摄星计划在考虑石墨烯材料，日本JAXA设计了旋转式的结构，能保证帆的展开。“看起来很有希望，”皮特·沃登说。

事实上，光帆和探测器组成的纳米飞行器快速穿过时，星际尘埃、行星尘埃、星际介质与宇宙射线粒子对它的影响都是不同的，而且没有人知道到底星际空间中有多少这些物质。皮特·沃登称，他们要发射上百个飞行器，以应对可预料到的损坏。

3. 激光器的制造

皮特·沃登在接受采访时把激光器的建造列为所有挑战中最困难的。首先，要建成50至100GW的激光器需要极高的成本，“我们今天大概可以建造这样的激光器，但成本是承担不起的”。地球大气层对激光的吸收和干扰是另一个问题，北京天文馆的高级工程师寇文曾说，该项目应该考虑西藏作为备选地点，因为海拔最高，干冷的气候将减少大气对激光的干扰。

但是，激光器会消耗巨大的电能，在高原上实现高能耗的基础电力非常困难，突破摄星计划把希望寄托于能源存储的技术开发。另外，激光衍射问题需要极大的口径，所以不只一个激光器而是要组成阵列，还需配备冷却系统。

激光器本身设计还有诸多的问题，如何让激光精准的保持在光帆上，任何一点微小的偏差都会使光帆失去重心，就达不成推力的效果，而光帆与激光的作用精准度也与光帆的材质直接相关。如何能精准地指向目标行星?如何应对大气对激光的吸收效应和能量损失。激光反过来还会对空气造成影响。

4. 数据回传

如果纳米飞行器真的抵达了半人马阿尔法星的轨道，要保证摄像装置能对准目标星球，然后发送回数据。突破摄星计划在飞行器上装置小型的激光器作为天线，怎么能让地球接收到?

皮特·沃登清楚这是摄星计划最棘手的问题之一，“我们必须要有能力把这些激光非常精准地对准地球，还必须得检测到传回来的信号。我认为我们必须把发射激光所用的阵列当成接收器使用，这些都是非常非常艰巨的问题。”

5. 政策问题

最后还有一项是政策相关问题。无论激光发射还是飞行器的运行，可能会对各国的飞机、卫星产生影响，各国的太空垃圾也会对摄星计划产生干扰。如果解决这些问题，需要各国按空间条约达成一致。

皮特·沃登在回答是否能成功的时候说：“20世纪三四十年代时，很多人认为登月球不可能，但是当我们试着朝着也许可能的目标解决所有的难题的时候，我们的确就在60年代实现了登月的梦想。”同样的思路对比突破摄星，参与计划的科学家和工程师们也知道有很多困难需要克服。

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