spacex吧 关注:16,854贴子:453,768
  • 101回复贴,共1

谈谈霍金的“突破摄星”计划!

只看楼主收藏回复

突破摄星(Breakthrough Starshot)是霍金于2016年4月宣布联合互联网投资人尤里·米尔纳启动一项计划,以更好地了解宇宙,给科学和太空探索带来革命性的变化。霍金还透露Facebook的创始人兼首席执行官马克·扎克伯格也加入了该计划的董事会,为“突破摄星”助一臂之力。
计划第一步是研发能达到相对论速度的光驱动“纳米飞行器”——航行速度最高可达光速的20%,作为探测器。由常规火箭一次发射上千个这样的探测器进入地球轨道。探测器除了光帆之外,还带有“星芯片”:一种质量为克级的晶片,携带有摄影机、光子推进装置、动力系统、导航和通讯设备。
探测器在轨道上张开光帆,一组高能激光会依次为探测器加速,每个加速时间不超过几分钟;出于冷却和维护等需求,大约每一到两天进行一次加速任务。每个探测器都装备有研究行星或小行星的传感器,数据将会通过探测器携带的激光发回地球。


1楼2016-05-18 17:08回复
    看看spacex的计划,火箭回收,那火箭在远离地球的地方你怎么回收,靠这东西想殖民太阳系,和做梦就差不多了,一个飞船动辄飞行数年甚至数十上百年,谁受得了。而突破摄星计划就是填补星际飞行空白的好方法,激光阵列可以轻易加速飞船,并且加到非常非常高的速度,不用选窗口期,直航目的地。这应该并不是科幻小说,难度也没有直接造恒星级探测器那么大,这可能才是这个计划的真正目的。


    2楼2016-05-18 17:20
    收起回复
      我也很看好,之前我发过贴,吃完饭再来聊聊


      IP属地:浙江来自iPhone客户端3楼2016-05-18 18:00
      回复
        这个“大型飞船”不会是你自己编的吧?


        IP属地:山东来自Android客户端4楼2016-05-18 18:30
        收起回复
          我在想一艘恒星级探测器击中一颗行星,外星人灭绝了!以后要防偷防盗防探测器,特别是这种恒星间探测器,比小行星厉害多了


          来自Android客户端5楼2016-05-18 19:02
          收起回复
            结合美国去年公布的《2015年NASA一体化技术路线图》报告来看这个项目,不难发现其难点主要集中在两个部分,一是需解决星际航行中的先进空间推进问题,包括定向能和太阳帆两种推进方式;二是需实现探测器的小型化,包括采用纳米材料、结构和制造问题,只有解决这两个基础性的前沿科技问题,寻找适应人类生存星球的视野才能放宽到太阳系外。
              首先来看看先进空间推进技术,先进空间推进技术主要包括定向能推进、太阳帆或阻力帆推进、电帆推进、聚变推进、反物质推进、先进裂变推进等,采用这些技术可以提高空间探索的有效性,提高空间任务的灵活性。这些技术的技术成熟度目前还都不高,大约是2~5级,而能在工程应用验证成熟后正式服役的技术则应该是达到9级技术成熟度。
              “突破摄星”中提出的在地面高纬度地区放置范围几公里的激光相控阵,通过激光给纳米探测器加速至20%光速的技术,就是定向能推进技术。这种技术可以从地基或空基能量站发出激光或微波,射向轨道飞行器,用于其加速。与传统的化学推进相比,这种技术可使飞行器获得较大的加速度。这项技术的远期目标是从地基发射激光实现轨道转移任务。面临的技术挑战包括带有自适应、实时光学追踪的大型地面或空间能量源的建设,陶瓷复合材料、冷却激光技术,推进剂输送系统及热交换系统的研制等。
              这项技术目前的技术成熟度为2,即形成潜在应用和初步的技术单元概念,但尚未验证的阶段。目前美国国内已经完成了小规模试验验证,使用10千瓦脉冲激光器可实现230英尺高度自由飞,行星轨道转移试验件已经完成。这项技术的研发目标是使用定向能实现微纳“立方星”的轨道变更,最短技术成熟时间为5年。
              “突破摄星”计划中提到的另一种先进空间推进技术是太阳帆推进技术,是指利用类似于镜子的大型帆反射太阳光产生推力,帆面采用轻质并具有反射特性的材料制造而成。持续的太阳光压能够提供有效主动力,不需要耗费任何推进剂或其他能源,可以执行速度增量大以及工作时间长的深空探测任务。通过研制尺寸更大的太阳帆和能力更强的太阳帆推进系统,可以帮助深空探测开展更多的任务。
              按照美国2015年的规划设想,第一代太阳帆需要足够的速度增量将寿命长达10年的探测器送到地日之间的拉格朗日点L1,将探测器置于地日连线的固定位置上,预计探测器的加速度大于20km/s,在3年时间内用于“日地关系探测器”计划上。
              第二代太阳帆需要足够的速度增量将寿命为10年以上的航天器送入0.48个天文单位以远的以太阳为中心的轨道上,预计探测器的加速度大于30km/s,在2年时间内用于“太阳风探测器”计划上。
              第三代太阳帆需要足够的速度增量将“旅行者”一类的航天器送到250个天文单位以远的位置,要求在20年内发射,预计探测器的加速度大于40km/s,在2年时间内用于“亚轨道探测器”计划上。
              要达到这样的要求,需要厚度小于3微米的太阳帆,所需的面积为1600平方米、22500平方米和90000平方米。这些技术挑战都和太阳帆的规模相关,包括制造、封装、部署、制导、导航和控制。目前这项技术的成熟度为5,美国已经展开20米×20米地面系统验证,3微米厚度,预计在2至3年时间内技术成熟度可达到7,即可在地面或空间环境下演示使用环境下的性能。


            8楼2016-05-18 19:39
            回复
              纳米材料可减轻太阳帆质量
                《2015年NASA一体化技术路线图》报告指出,美国在纳米材料和纳米制造方面的最新进展可减轻太阳帆质量,提高耐久性。例如,静电纺丝被证实可用来生产超轻膜的低密度纳米级纤维毡,以取代太阳帆所用的传统聚合物膜。静电纺丝结合自适性纳米复合材料可用于转向太阳帆的开发。这项技术有望在5年内使技术成熟度从3提高到6。
                星际航行是人类的梦想,虽然实现这一梦想面临着众多的技术障碍,但霍金称:“梦想实现的速度可能比我们想象的要快得多。”结合目前的研究情况来看,扎实的基础研究功底加上大胆的科学任务设计,以及充足科研资金支持和开放的科研创新环境,一切梦想皆有可能。突破摄星计划的目的地,半人马座阿尔法星系是一个拥有三颗恒星的系统,也许在我们的有生之年,真的能看到阿尔法星系上“三颗太阳”的壮观景象。


              9楼2016-05-18 19:40
              回复
                等该项目用米而娜的1亿启动资金搞出点名堂了,强烈要求比尔盖茨投资,因为他钱实在是太多了......


                IP属地:浙江12楼2016-05-18 22:38
                收起回复
                  关键还是它所谓的克级探测器怎么搞出来,这么小探测器如何通讯。有没有相关实验。


                  IP属地:江苏来自Android客户端14楼2016-05-21 14:18
                  收起回复
                    霍金不是一个严肃的科学家,


                    IP属地:吉林来自Android客户端15楼2016-05-22 20:34
                    收起回复
                      即使加入到光速的20%也不可能无视窗口期,凡是在这个宇宙中常规航行的飞船,都要遵循万有引力,都要按轨道进行航行,除非超光速…曲速那完全可以无视了,而且行星也有自己的公转周期,假设火星与地球的夹角偏大,那依然还可以如楼主所言,无视窗口么?


                      来自Android客户端18楼2019-09-29 19:29
                      回复
                        暂时不可能 类光速飞行器,光是在宇宙中航行,星际尘埃都能把它撞得千疮百孔 你知不知道一粒米加大速度后也能射穿钢板


                        IP属地:贵州19楼2019-09-30 10:47
                        回复
                          被挖了老坟


                          IP属地:新疆来自Android客户端20楼2019-10-01 10:26
                          回复