耗资1亿美元的“突破摄星”项目旨在利用激光将芯片大小的探测器以超过光速25%的速度发射，进行20年的阿尔法半人马座之旅。然而，在项目开始星际旅行之前，它就可以进行行星际任务，探索我们太阳系中神秘的角落——研究人员说，这些激光可以在大约30分钟内将“太空芯片”送往火星。
“突破摄星”项目旨在利用一个巨大的地面激光器推动成群的“激光帆”向前推进。光产生的压力非常小，但之前的项目已经成功测试了一些太阳帆——由太阳光驱动的航天器。而“突破摄星”计划中的激光阵列每年可以发射成千上万个探测器。
这个雄心勃勃的项目面临着无数挑战。该项目将不得不将许多激光器同步到一个千米级的“相控阵”中，该阵列可以作为一个单一的、前所未有的大型100吉瓦激光器运行。这些激光束必须完美同步，聚焦在数千英里外的微小目标上，推动激光帆数分钟，并随着探测器在太空中划过弧线而转动，同时依靠称为自适应光学的变形镜来帮助它们补偿大气失真。
研究人员还需要设计微型航天器，它们能够装载所有必需的设备，并开发出新的材料来充当灵活、耐用、轻便、高反射的激光帆。
在发射探测器群进行星际旅行之前，先在行星际任务中积累经验是明智的。“随着我们建造更大、功率更高的阵列，能够以越来越高的速度发射物体，最合乎逻辑的第一站就是太阳系的其他地方，”‘突破摄星’项目顾问、加州大学圣巴巴拉分校的实验宇宙学家菲利普·卢宾说。
“突破摄星”计划的100吉瓦激光阵列只需大约10分钟的激光照射，就能将一个1克重、帆宽1米的探测器加速到超过光速的25%。以这样的速度，太空芯片大约只需半小时就能到达火星。
“一旦这项技术成熟，你就可以在太阳系内的任何地方以惊人的速度进行任务，”科幻作家、NASA物理学家、“突破摄星”项目顾问杰弗里·兰迪斯说。“现在我们在前往内太阳系，比如火星和金星方面已经做得相当不错了，但当涉及到外太阳系，特别是天王星及以外的地方时，可能会需要很长的时间才能到达，而能够以极高的速度在几天内到达的探测器将是一件非常了不起的事情。”
纳米探测器可以探索我们太阳系中数千个未知区域。
用极快的速度将行星际航天器送往目的地，另一个问题是如何让它们停下来。一个解决方案是不让它们停下来，而是进行飞掠任务，飞过潜在的目标，这些目标可能包括冥王星之后潜伏的神秘世界。
“太阳系有很大一部分我们一无所知，‘新视野号’探测器飞掠仅一个位于柯伊伯带边缘的冥王星，让我们惊叹不已，‘哇，我们想要更多！’”兰迪斯说。“不仅将探测器送到一两个这样的天体，而是成千上万个这样的天体，这将是令人兴奋的。”
另一种解决方案是卢宾所说的“智能飞镖”——快速探测器，它们像NASA的LCROSS探测器撞击月球和NASA的“深度撞击”任务撞击坦普尔1号彗星一样，在撞击任务中撞击目标。“通过分析撞击后的情况，你可以从撞击器中学到很多东西，”兰迪斯说。“因为你知道撞击器是由什么组成的，它的速度有多快，以及它释放了多少能量，分析撞击后看到的现象可以告诉你很多关于它的信息。”
还有一种解决方案是，与其以极快的速度发射微型探测器，不如以稍慢但仍然极快的速度发送稍大的探测器。较大的探测器可以携带某种制动机制来减慢自身速度，以便能够绕轨道运行或着陆在目标上。如果目标有大气层（如火星），这种制动机制可以是降落伞，或者是一个利用电力将推进剂喷射出去的离子发动机。“你甚至可以使用地球上的激光阵列远程为离子发动机供电，”卢宾说。兰迪斯指出，“没有人制造出足够小的离子发动机来装载如此小的探测器——这是一个全新的研究领域。”
最终的解决方案是，在预定目的地放置另一个激光阵列，以便减慢进来的激光帆的速度：“我们称之为‘乒乓模式’，”卢宾说。尽管兰迪斯指出，建立这样的制动阵列将是一个挑战。“你就不再仅仅是讨论一个探索系统了——你现在拥有了一个可以让你在太阳系内发送货物的运输系统。”
