使用“激光帆”的微型宇宙探测器可以加速到外行星及更远的地方

宇宙旅行可能非常缓慢：例如，新视野号探测器花了将近 10 年时间才到达冥王星。

即使是最大的火箭，前往距离地球最近的可居住行星 Proxima Centauri b 也需要数千年的时间。

现在，研究人员在 ACS 的Nano Letters中计算出，地球上的低功率激光器可以发射和操纵配备硅或氮化硼帆的小型探测器，将它们推进到比火箭发动机快得多的速度。

“激光帆”不会像船上的风帆那样捕捉风，而是捕捉激光束，并且原则上可以将航天器推向接近光速的速度。

科学家们一直在研究这个概念。

例如，一个名为“突破摄星计划”的私人资助项目旨在向 Proxima Centauri b 发送一个重约 1 克的小型航行探测器，飞行时间仅需 20 年。

它将被一个 100 吉瓦、平方公里的激光阵列推进到光速的 20%。

Ho-Tung Tung 和 Artur Davoyan 想知道功率更低、更小的激光阵列是否可以在现在使用传统电动和化学火箭的应用中找到用途。

激光也许有朝一日能够在发射后调整卫星的轨道，或者在行星际或星际任务中推动微型航行探测器。

研究人员进行了计算，结果表明，即使是功率约为 100 kW 且阵列尺寸约为 1 米的激光器，也可以以远远超过当前记录的速度为 1 克探测器提供动力，而激光照射时间仅为数分钟至数小时。

根据他们的计算，激光可以在一天之内在不同的地球轨道之间操纵小型探测器，这对于目前的电动和化学火箭来说是不可能的。

该团队确定，具有高反射率和快速冷却的激光帆的最佳材料是纳米级结构的氮化硅和氮化硼。

最终，研究人员计算出，这些微型激光推进探测器可以以足够快的速度逃离太阳系，达到比新视野号探测器高 5 倍的速度。

研究人员说，这些由低功率激光驱动的原型航行航天器可以为快速宇宙探索和未来的星际飞行铺平道路。