激光可以将薄薄的宇宙飞船送往恒星

研究人员称，激光现在已经足够先进，可以帮助发射星际探测器。

科学家计算得出，重量为克的激光推进太空探测器的速度可达光速的25%以上，大约需要20年才能到达最近的恒星。

1977 年发射的“旅行者 1 号”宇宙飞船经过 37 年的飞行终于以每小时约 38,000 英里的速度（不到光速的 0.006%）离开太阳系。加州大学圣巴巴拉分校实验宇宙学家菲利普·鲁宾表示，这意味着，使用传统的推进技术，人类永远无法到达哪怕是最近的恒星。

鲁宾和他的同事认为，相反，激光可以将小型探测器加速到相对论速度（即接近光速），在人的一生中到达附近的恒星。“目前还没有其他技术能够为相对论飞行提供切实可行的途径，”鲁宾说。

目前航天器用于推进的所有推进器的问题在于，它们携带并用于推力的推进剂都有质量。星际航天器需要大量推进剂，这会使它们很重，这又需要更多推进剂，从而使它们更重，等等。

光子驱动则需要在航天器上安装镜子，并依靠遥远的光源来提供推进力。太阳帆依靠太阳光，而激光帆则依靠强大的激光。

鲁宾承认光子驱动并不是什么新鲜事——约翰尼斯·开普勒在 1610 年写给伽利略·伽利莱的一封信中写道：“如果船只或风帆能够适应天空的微风，那么有些人就不会畏惧那片广阔的空间。”鲁宾说，新鲜之处在于，最近激光技术的突破并未得到太多重视，这表明它们现在可以将航天器加速到相对论速度。

激光技术的突破表明他们现在可以将航天器加速到相对论速度。

鲁宾的方法所依赖的进步涉及激光阵列。研究人员现在可以构建相控阵，而不是建造一台极其强大的激光器（这是一项技术挑战），这些相控阵由大量相对适中的激光放大器组成，这些放大器可以同步运行，就像一台强大的激光器一样。这种策略还消除了对单个巨型透镜的需求，取而代之的是较小光学器件的相控阵。

研究人员设想了一种现有的千瓦级镱激光放大器的相控阵，可以逐渐扩大规模，随着时间的推移增加激光器。例如，目前 1 至 3 千瓦的镱激光放大器大约有一本教科书那么大，重约 5 公斤。

最终，科学家们计算出，一个 50 到 70 千兆瓦、面积为 10 公里 x 10 公里的地球轨道阵列，可以在照射约 10 分钟后，推动一艘带有 1 米宽帆的克大小的晶片状航天器加速到光速的 25% 以上，这艘航天器可以在 30 分钟内到达火星，在大约 20 年内到达半人马座。研究人员表示，这个阵列每年可以发射大约 40,000 个相对论晶片大小的探测器——每个“晶片卫星”都将是一个完整的微型航天器，携带摄像机、通信、电源和其他系统。

同样的阵列可以推动一艘 100 吨重的航天器（大约相当于一架满载航天飞机的质量，不包括火箭）在 8.5 公里宽的帆上，在照明约 15 年后达到光速的 0.2%。然而，以这样的速度到达半人马座阿尔法星需要大约 2200 年的时间。鲁宾认为，在遥远的未来，更大的阵列对人类的星际旅行来说更有意义，“但我个人认为，在许多机器人探测器确定需要这样做之前，这不是优先事项。”

这一策略的一个主要问题是制动——研究人员目前没有办法让这些激光驱动的航天器减速到足以进入它们被派往的遥远行星的轨道。鲁宾指出，第一批加速到相对论速度的航天器可能只能飞过目标并通过激光发回数据。

鲁宾指出，这种激光阵列除了用于太空探索外，还有许多其他用途。例如，它可以使小行星偏离地球，或将碎片炸出轨道，以防止其威胁航天器、宇航员和卫星。