一起来看看这个霍金、扎克伯格都支持的，获1亿美元投资的“正经”空间计划

你看霍金微博上贴出来的这个计划的想象图，跟《科幻世界》封面是不是很像？

你可能已经知道霍金最近在新浪微博上开通了账号，而且他刚开通微博就开始向中国观众忽悠一个要飞到另外一个星系的“突破摄星”（Breakthrough Starshot）计划，不知道你什么感觉，反正我一开始是当科幻故事看的。

霍金的微博是这样写的：“在一代人的时间内，‘突破摄星’旨在研发出一台‘纳米飞行器’ —— 一台质量为克级的自动化太空探测器—— 并且通过光束把它推动到五分之一的光速。如果我们成功的话，这个飞掠任务将会在发射后二十年左右到达半人马座阿尔发星，并发送回来在那个星系中发现的行星的图片。”

考虑到霍金以前经常忽悠黑洞和时间简史什么的，我当时对他这个微博一笑了之。我好歹是个正经学空间物理的科研工作者。

但是后来我在《Nature》和《Science》期刊网站上都看到了严肃介绍这个“突破摄星”计划的报道，发现居然真的有人已经给它投了1亿美金，并且这个计划还获得了诸多大佬的支持，我就笑不出来了，人家当真是打算把这个计划作为一个事业认真做的样子。

先看看“突破摄星”计划的支持者都有谁

Facebook创始人马克·扎克伯格（Mark Zuckerberg）、英国著名理论物理学家斯蒂芬·霍金（Stephen Hawking）。这两个支持者肯定虎嗅的读者都认识，就不介绍了。

普林斯顿大学著名物理学家弗里曼·戴森（Freeman Dyson）。这位大佬从1953年开始就担任普林斯顿高等研究院教授，是爱因斯坦的同事，量子电动力学的重要创建者之一——可以说是现在仍然活着的最有声望的科学家之一。

去年退休的NASA艾姆斯研究中心（ARC）主任皮特·沃登（Pete Worden）。他现在负责管理“突破摄星”计划，以前他的身份大概相当于中国航天局下属的一个研究中心主任。当然，NASA（美国国家航空航天局）跟中国航天局是不能比的，NASA在2016年的总预算高达193亿美元，约合1253亿人民币（中国在整个“十三五”的5年时间内对空间科学的投资只有80亿人民币左右啊），而中国航天局只是挂着一块牌子的政府部门罢了（中国的航天任务，像火箭发射场、载人航天任务、大头都是军队在管）。所以无论从主持管理空间任务的经验、在航天领域处理各种关系的能力来看，这位NASA中心主任都是国际上第一流的航天任务管理人才。

那么给“突破摄星”计划提供1亿美元初始资金的又是谁呢？

俄罗斯知名技术投资人尤里·米尔（Yuri Milner）。Yuri Milner创立了投资公司DST，是Facebook、Twitter、京东、小米、阿里巴巴等公司的股东。Yuri Milner最知名的投资手笔是2009年以2亿美元收购了Facebook 2%的股份。据称，Yuri Milner投给马云的5亿已经变成了25亿，投给雷军的5亿又变成了32亿美元，投给强东的5个亿至少变成了30个亿*。

上面这些人在4月12号一起开了一个发布会宣布了“突破摄星”计划。下面照片中最左边那个站着的就是投资人Yuri Milner，霍金右边那个坐着的就是已经93岁的弗里曼·戴森。

所以从领导团队来看，“突破摄星”计划有钱，有技术，有人才，有影响力，能忽悠。

那么“突破摄星”计划的技术实现前景怎么样呢？

“摄星”其实是“Starshot”一词的翻译。计划的实现路径是这样的：把很多像手机一样大的微型飞船通过传统火箭发射到太空里，然后从地球发射一束激光，照射在这些飞船的光帆上，通过光压推动微型飞船加速到光速的20%，最终使它们抵达距地球最近的恒星系统——4.37光年外的半人马座阿尔法星系统（Alpha Centauri）。按照这样的速度，“突破摄星”的微型飞船可以在3天内经过冥王星并飞出太阳系。

然而去年飞掠冥王星的NASA的“新地平线”号飞船（New Horizons）抵达冥王星轨道最后花了9年时间，所以看到这的时候我还是觉得“突破摄星”科幻成分太大。不过太阳帆已经是成熟度比较高的技术了，它的好处是不需要携带什么燃料，靠太阳风吹着还有太阳光照着就能加速。

每个微型飞船还将携带用于研究行星和小行星等天体的传感器，在飞行途中利用微型激光通信设备把观测数据传回地球。

激光通信技术是下一代空间通讯技术，而且早已在NASA、ESA（欧洲空间局）、JAXA（日本航天局）的多个卫星实验中得到验证。2014年，NASA曾经在月球勘测轨道器（LRO）任务中，用激光把一副蒙娜丽莎画像传到了位于月球轨道的LRO飞船上。由于激光强度不会像射频无线电那样随着通信距离的增加而信号变弱，所以在深空探测和飞出太阳系的任务中，采用这种通信技术是极为明智的。

下面就是NASA用激光通信传输的蒙娜丽莎画像，左边是没编码的，右边采用了里德-索洛蒙编码：

技术可实现性分析

Nature网站4月13日报道“突破摄星”计划时说，要实现目标，“突破摄星”计划的规模和成本将可同欧洲“大型强子对撞机”（LHC）计划相比拟。

（LHC是世界上最大的粒子加速器、世界上最大的机器，由40多个国家联合建造，花了上百亿美元。）

Science网站4月12日报道分析了Starshot计划的3项技术挑战：

1、微加工（microfabrication）技术。Yuri Milner称，目前这项技术由手机工业驱动，未来的微型飞船芯片将集成摄像机、推进器、能源供应系统（放射性同位素）、定位系统、通讯装置，今天可制造出的质量最轻的此类芯片约370毫克，到2030年可以降低到220毫克。Yuri Milner还称，届时微型飞船可以以一部iPhone的成本大批量生产。

2、纳米技术。微型飞船的光帆材料的厚度只能限制在几百个原子内，这样才能形成长约数米的帆，同时保证质量不超过几克。

3、激光技术。Yuri Milner团队构想的激光阵列长约1千米，包括几百到几千个激光器，从电网获得电能，可产生一束100吉瓦特（gigawatts）的合成激光束，用于每天加速微型飞船几分钟。尽管目前还未制造出功率如此强劲的激光，但是团队认为如果遵循摩尔定律，在未来几十年内所需的技术就会成熟。

该激光阵列每次加速需储存几百吉瓦时（gigawatt hours）的能量，因此需要借助电池或其他储能技术，如飞轮（flywheels）等。粒子加速器和可控核聚变反应器采用类似的技术。此外，这些激光还需要利用先进自适应光学来补偿地球大气扰动的效果，确保激光束保持在目标上。

Yuri Milner还宣称，由于微型飞船的数量巨大，因此可以承受一定数量的飞船损失；光帆可以作为微型飞船向地球发射探测数据时的反射器；若初始研究表明“突破摄星”计划概念可行，真正实现计划目标还需要大量更多资金，并需要一代人的时间来执行。

各方反应和评论

1、曾在2012年被《时代》周刊评为空间领域最有影响力的25人之一的哈佛大学理论物理学家Avi Loeb认为，尽管“突破摄星”计划看起很有野心，但从基础物理的角度看不到任何致命障碍；在物理上飞抵遥远星系对其探测，与从遥远的距离观测它们是不同的，所以这个计划比空间望远镜更有意义。

当微型飞船飞抵目标星系时，由于以光速的20%飞行，预期飞船将在1个小时内穿越Alpha Centauri 星系；根据狭义相对论，飞船的视野将发生改变，会看到扭曲的恒星和行星图像。

2、前面提到过的NASA艾姆斯研究中心（ARC）前主任Pete Worden认为，“突破摄星”计划将采用的利用激光驱动航天器光帆是一个世纪以来出现的首个新型推进形式，尽管高功率激光束穿过大气层可能需要政策批准，但获得此类批准是有渠道的（果然是熟悉如何跟政府打交道的人才）。

3、但是也有反对者认为，Starshot计划的科学回报并不充足。乔治华盛顿大学空间政策研究所主任Scott Pace评价说，应当科学地把Starshot计划同新一代空间望远镜计划进行比较。“如果我戴了一顶‘科学’的帽子，而且我有一点小钱可以花，我本人会把它投在系外行星望远镜上，”Scott Pace说（为啥我嗅到了一种没钱的酸气）。

好了，“突破摄星”计划目前的介绍就是这样了，我本人觉得如果他们真想做，还是有希望的，毕竟梦想还是要有的，万一实现了呢，是不？当年一看到“激光干涉引力波天文台”（LIGO）的时候我也觉得探测引力波是扯淡的，结果人家生生做出了能拿诺贝尔奖的成果。不只是我反对了，LIGO项目在20世纪90年代前期向美国政府争取经费时，国会听证会上反对该项目的主要声音来源就是天文学家。

但是真的飞到了外星系，拍到了系外行星也没啥用，除非你在飞船上带上几个细菌孢子什么的，这样你就可以把地球的生命基因传播到另一颗星球了，那才是真有意义的事。

参考文献：

[1]Russian billionaire unveils big plan to build tiny interstellar spacecraft.

http://www.nature.com/news/billionaire-backs-plan-to-send-pint-sized-starships-beyond-the-solar-system-1.19750

[2]Billionaire backs plan to send pint-sized starships beyond the Solar System.

http://www.sciencemag.org/news/2016/04/russian-billionaire-unveils-big-plan-build-tiny-interstellar-spacecraft

[3]中科院绘制未来15年中国空间科学路线图——提出23项空间科学计划 “十四五”投入估计过百亿元

http://www.cas.cn/cm/201603/t20160321_4550058.shtml

[4]迎娶名模的俄罗斯巨富，响彻硅谷的顶级投资人，他就是Yuri Milner

http://www.chinaz.com/start/2016/0421/524200.shtml