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上太空不用發射火箭 太空產業大躍進

SpaceX和Blue Origin現在都有辦法讓火箭重返地球並再次使用,有機會減少發射火箭的成本。不過,如果我們可以建造根本不必離開地球的推進器呢?推進系統不必升空,代表推進系統可以又大又強,太空船也不再需要引擎和燃料。

太空產業-火箭-躍進 圖片來源:ShutterStock
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聽來不切實際,但靠光束就辦得到這點。光雖然沒有質量,但它仍舊擁有動能,也就是說,光線從鏡子上反彈之時,會對鏡子產生微小的壓力。1970年代,物理學家佛渥德(Rober Forward)證明,強大的雷射可以將裝有「光帆」的太空船加速至光速的1/10以上;但其技術挑戰過於艱鉅,也從來沒有實務上的進展。

情況或許就要改變。4月12日,俄羅斯物理學家、億萬富豪米爾納(Yuri Milner)宣佈將投入1億美元於「突破星擊」計畫,發展這種星際旅行所需的科技。

光線推動太空船可能嗎?

以光線推動太空船的根本問題在於效率低。10億瓦雷射僅能提供不到7牛頓的推力,約合舉起一杯啤酒所需的力量。想讓這樣的力量成為有效推進力,太空船必須非常輕才行,最好能低於一公克。

不過,製造微型太空船或許是整個計畫中最簡單的挑戰。

哈佛研究者曼徹斯特(Zac Manchester)已透過群眾集資,試圖製造大小有如郵票的衛星;或許在不久之後,我們就能將攝影、運算、通訊、供電等功能放進一顆晶片之中。

製造極輕的太陽帆就難得多,因為完美的鏡面相當重。但加大聖塔芭芭拉分校的魯賓(Philip Lubin)指出,光帆只要能反射雷射光即可,這會讓事情簡單許多。

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米爾納心目中的推動系統,可能是由1,000萬具10千瓦的雷射發射器組成,結合為1,000億瓦的雷射,來推動僅數公尺寬的光帆。若光帆加上晶片式太空船的重量僅5公克,十分鐘後就能加速至光速的1/4,可以在20年內到達最近的恆星。

不過,許多科技仍舊需要大幅進展,才能讓「星擊」成真。

部分領域相當有機會進步,例如,雷射愈來愈便宜,儲存所需能源的系統亦是如此。但其他方面就更具挑戰性,因為它們在其他領域的用途較少,例如如何保護秒速8萬公里前行的晶片,以及如何將數百萬道雷射聚集成單一雷射束等。

支持者或許會說,火箭發展早期也有同樣的問題,但在第一具V-2火箭升空後不到25年,人類便到達了月球。火箭屬軍事領域的研究,軍方也對雷射抱有極高的興趣,許多雷射集束的近期進展,都可追溯至美國國防高等研究計畫署(DARPA)。

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1,000億瓦的雷射亦有機會成為強大的武器,這也代表米爾納團隊在解決科技挑戰之際,可能還得面對其他阻礙。米爾納的計畫領導者沃登(Pete Worden)為退役空軍將領,他是位太空人,亦有太空武器和軍武控管方面的經驗;他和米爾納都同意,這類強大的科技或許需要某種國際管控。

©The Economist Newspaper Limited 2016
經濟學人原文

(本文僅反映專家作者意見,不代表本社立場。)

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