太空旅行無疑會帶來令人痛苦的緩慢。例如，"新視野"號探測器花了近10年時間才到達冥王星。前往半人馬座b，即離地球最近的宜居行星，即使使用最大的火箭也需要數千年的時間。現在，研究人員在ACS的《納米快報》上計算出，地球上的低功率激光器可以發射和操縱配備有硅或氮化硼帆的小型探測器，并將它們推進到比火箭發動機更快的速度。
激光帆不是像船帆那樣捕風，而是捕住激光束，原則上可以將航天器推到接近光速的速度。科學家們已經在這個概念上工作了一段時間。例如，一個名為Breakthrough Starshot倡議的私人資助項目旨在將一個小型的、有帆的探測器送到半人馬座b，飛行時間只需20年。它將被一個100千兆瓦、一公里見方的激光陣列推進到20%的光速。
研究人員Ho-Ting Tung和Artur Davoyan想知道，低得多的、更小的激光陣列是否能在現在使用的傳統電力和化學火箭的應用中找到用途。這些激光器也許有一天能夠在發射后調整衛星的軌道，或在行星際或星際任務中推動微小的航行探測器，而不需要大量的燃料。
圖為藝術家對Starshot Lightsail航天器在地面激光陣列加速過程中的構想。以前對光帆的概念是想象它們被動地被來自太陽的光推動，但是Starshot的基于激光的方法需要重新考慮光帆的形狀和組成，以便它在加速過程中不會融化或撕裂。
研究人員進行了計算，表明即使是功率約為100千瓦、陣列尺寸約為一米的激光器，也可以為1克的探測器提供動力，其速度遠遠超過目前的紀錄，實現這些的激光照明只需幾分鐘到幾小時。根據他們的計算，這些激光器只需一天就能在不同的地球軌道之間操縱小型探測器，這用目前的電力和化學裝置是不可能的。該小組確定，允許高反射率和快速冷卻的激光帆的最佳材料是納米級結構的氮化硅和氮化硼。
最后，研究人員計算出，這些微小的激光推動的探測器可以快速行駛，足以逃離太陽系，達到比新視野號探測器高5倍的速度。研究人員說，這些由低功率激光器驅動的航行航天器原型，可以為快速太空探索和未來的星際飛行鋪平道路。
【來源：cnBeta.COM】
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