独家:尤里·米尔纳告诉我们他搜寻深空外星人的梦想

仰望星空。

就在俄罗斯亿万富翁尤里·米尔纳宣布他将斥资1亿美元启动一个向半人马座阿尔法星(距离地球四光年)发射微型飞行探测器的项目的前几天,他独家向《大众科学》杂志透露了他的计划,并分享了他的想法。

简单来说:在著名物理学家史蒂芬·霍金的协助下,米尔纳计划将像饼干一样大小、像邮票一样薄的探测器发射到离我们最近的恒星系统,那里有25万亿英里远。以目前的技术,这次旅行需要30,000年。但米尔纳就是米尔纳——一个十年前就看到了社交媒体的智慧,并通过Facebook和Twitter进入了这个领域的人——他不会满足于“目前的技术”。不,他将通过激光束将它们送入太空。它们将通过微型推进器在为期四年的飞行中自行推进。

事情变得越来越奇怪——也就是说,越来越迷人、鼓舞人心和富有挑战性。但不要只听我们说。听听米尔纳怎么说,他坐在曼哈顿中城的餐厅里,与科技编辑戴夫·格什戈恩进行了交流,甚至一度从口袋里掏出了他一个微小的、飞向星辰的芯片。

Yuri Milner and Stephen Hawking
美联社图片/马特·邓纳姆

《大众科学》:你为什么要做这个?

人们对星际旅行的思考已经很久了。第一个提出用帆进行星际旅行的人实际上是(德国天文学家约翰内斯·)开普勒,他在1610年写给伽利略的信中。当时,我们还不知道怎么做。但二战后,不同的科学家一直在思考这个问题,并考虑了不同的方案。帆是其中一种,还有聚变和反物质,以及其他。但当时普遍认为这需要几个世纪。

改变这一切的是飞船的重量。我们可以制造一个只有几克重的飞船,并且有帆。在过去的15年里,微电子领域的一切都小型化了。通信设备、导航设备、相机、处理能力、推进器。你可以安装微型推进器。

[此时,米尔纳掏出了他的一块微型探测器。它是一个小的印刷电路板,大小像一块饼干,带有一个微小的太阳能电池板。PCB的顶部和侧边伸出两根细长的天线。一根大约两英寸长,另一根一英寸长。]

这是要旅行25万亿英里?

这就是我们正在研究的。它还没有我们需要的全部功能,而且有点太重了,但这让你了解了事情的规模。你可能不需要太阳能电池板,但你需要其他东西。但这正是我所说的。

它是如何工作的?

它的优势在于冗余。与其发送一个昂贵的大型机器,不如发送数百个这样的机器。星际介质是危险的。有微小的尘埃颗粒可以摧毁你的技术。今天的计算表明,在太阳和半人马座阿尔法星之间,像这样的探测器,如果它这样飞行(他把薄边作为前缘),会与大约一微米的尘埃粒子发生四次碰撞。

《星球大战》里那种在接近光速时飞入虫洞、载着很多人的大飞船——那离我们还很远很远。即使是最微小的尘埃粒子碰撞也会让你出局。所以我们现在能做的就是这样的。你需要非常薄。

这要多少钱?

加上我们讨论的所有设备,成本和一个iPhone差不多。所以基本上我们可以批量生产它们。如果你考虑到能源成本,每次额外发射的边际成本只有几十万美元。所以发射几百个,也许一千个,其中一些可能会成功,另一些则不会,这都是有意义的。但这是看待星际旅行的新方式。

所以这就是飞船。你如何将它们送往那里?

激光,如果你能造出一个足够大的。原则上我们可以。你需要100吉瓦的功率持续几分钟,因为它只需要几分钟就能将这个东西加速到光速的20%。所以纯粹的物理定律告诉我们,1克,光速的20%:50吉瓦持续几分钟。科学家们已经在小规模上做到了,所以我们知道这是可行的。这不是发明全新的技术。我们只需要大幅度地扩大规模。

你这个想法有多久了?

我很久以前就有这个想法了。我的名字就与此有关。我以尤里·加加林(第一位进入太空的人)的名字命名,我出生于1961年,也就是他进入太空的同一年,我父母就以他为我取名尤里。后来我成了一名物理学家,我很好奇在这方面什么才是可能的。我读了卡尔·萨根和艾萨克·阿西莫夫的书。我一直在关注这个领域。当我几年前宣布“突破倡议”(由米尔纳创立)时,这是我们正在研究的想法之一,同时还有SETI(搜寻地外文明计划,米尔纳也为其提供资金)等项目。

那时我怀疑这是否会在近期实现。但当我们仔细研究并与专家交流后,我发现这在20到30年内是可能的,部分原因是激光器的成本呈指数级下降。

挑战是什么?

帆相对于能量的稳定性。你需要反射超过99.9%的能量,否则你的微电路板就会被烧毁。我们现在有这种材料吗?没有。但有通往这种材料的道路。

此外,还有重量限制以及帆在激光束中的稳定性。如果你稍微偏离激光束,你就完全出去了。我们能否设计出一种能够在激光束中保持稳定的帆?如果它向侧面移动,它会自动向内移动吗?有许多这样的小而复杂的问题。但从我们今天看到的情况来看,解决这些问题都有前进的道路。可能会有障碍,但我们可以在许多方向上前进。这第一笔1亿美元只是概念验证。

你如何测试这些不同技术协同工作并在太空中的可行性?

第一阶段是知道原则上可以做到。我们在实验室里进行了测试。第二阶段是:我们需要建造一个原型。这将需要时间。然后需要时间进行测试。当一切都正常运行时,你就可以建造大型设备了。那将花费数十亿美元,而不是像以前的项目那样花费万亿美元。

那么激光推进是如何工作的?

这将是持续的脉冲,持续几分钟。30,000 G的加速度。但这可以承受。

所以它会加速到…然后…

你就飞了。飞掠任务。你飞20年,然后大约有1天时间进行测量。

然后呢?

几年时间将图像传回。

你之后不会追踪它们了吗?

不。

为什么不呢?

嗯,一个1瓦的电池不够,最终它们会撞上尘埃粒子,很可能就消失了。但这就是第一步应该的样子。

如果你发现了其他形式的生命怎么办?

我认为,在我们附近不存在智慧生命,这一点基本上是清楚的。否则,我们可能已经看到某种泄露了。很难相信他们之间不会进行通信。所以我们现在应该已经看到了,而倾听计划正在观察附近的恒星,以确保没有任何东西来自那里。所以我认为有可能存在一些生命,但不是智慧生命。所以希望我们会看到一些东西,但不要太可怕。

那么你的投资回报在哪里?

我有一份正职工作。这是我的爱好。这是非营利的。纯粹的。我们所做的一切都基于公开信息,并且我们将发布所有结果。这是推进这一切的唯一途径。而且不能保证我们一定能成功。

这可是很多钱。是什么驱动你这么做的?

我认为很多人都梦想过。很多人都做出了努力。卡尔·萨根就是其中之一。我不是说开普勒。我觉得如果我们能做到,我们有责任将它向前推进。人们一直在开发这项技术,并非专门为此项目,但我们现在拥有这种能力。而且我坚信,如果某件事是可能的,总会有人去做。所以我认为我们只是想看看它是否在实践中是可能的。

但我认为,即使能就这个话题进行认真的讨论,这本身就已经很令人兴奋了,说明我们已经达到了这个阶段。而不是在一千年之后。这充分说明了我们作为人类所取得的成就。但许多伟大的科学家一直在谈论下一个伟大的前沿。

你的微型探测器如何与地球通信?

在芯片上有一个小型激光器。对我来说,令人难以置信的是,一个1瓦的电池,带有一个非常小的激光器,所有东西都只有一克重,竟然可以从如此遥远的距离发送足够的信息。

当然,有很多问题。例如,你如何瞄准地球发送那些图像?所以小型激光器的光束大小——顺便说一下,你还用帆作为天线。你第二次使用它就是作为天线,所以基本上你需要把它对准地球。

当激光束到达我们的太阳系时,其大小约为0.1 AU。一方面,它足够宽;另一方面,你需要相当精确地瞄准。所以从纯粹的物理学角度来看,这是可以做到的,而且这非常惊人。

这只是你传输的一天的数据。它们途中不会发送任何东西吗?

不。嗯,也许吧。但你需要节省电池。你可能每六个月想给家里发个消息,只是说你还活着。

你想获得哪种类型的数据?

类似于你从冥王星飞掠中获得的数据。图像、磁场测量、可能是光谱分析。你知道,诸如此类的事情。

你正在创造人类历史上最重要的日子,我们将近距离观察离我们最近的恒星系统。

如果我们能拿到图像,那将是美好的一天。而且需要等待大约四年。希望会快一点。

这个项目有一种有趣的对称性,也有美学上的美感,因为你确实在使用光。首先,你可以在地面收集光来为激光器供电。然后激光器本身也是光。所以你取光子,然后以一种非常协调的方式发送不同类型的光子,然后用它来推动飞船。然后当它飞行时,它使用微小的光子推进器进行一点导航,这也是光。然后当你到达目的地时,你拍一张照片,这也是光、图像,然后你使用激光,另一个光源,来发送照片。所以一切都与光有关。所以如果你想写一首诗…

在物理学中,有时最成功的定理本身就具有数学上的美感。所以也许这个项目的优美性告诉了我们一些故事,也许这就是解决问题的方法。也许这就是它的意义所在。

本文的一个版本也刊登在2016年7月/8月版的《大众科学》杂志上,刊登在关于可能拯救世界的疯狂想法的部分。

 

更多优惠、评测和购买指南

 
© .