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← 人類如何得以航向星際

我們有可能從離開我們的太陽系,進入到另外一個星系嗎?天體物理學家菲利普‧盧賓將討論使用雷射光來推動小型太空船的驚人潛力,如何能夠讓人類的第一次星際任務得以實現。請聆聽這則演講,了解這項革命性的技術如何幫助我們抵達半人馬座的比鄰星,也就是離我們最近的恆星,並且徹底改變我們對宇宙的認識。

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Showing Revision 9 created 10/08/2020 by Amanda Chu.

  1. 現在,我們在加利福尼亞大學
    聖塔芭芭拉分校
  2. 來討論人類的一個夢想:
  3. 發展出足以讓我們從太陽系出發,
  4. 並進入到另外一個太陽系的能力。
  5. 而其解決方案其實就近在你的眼前。
  6. 我身上有兩樣你也有的東西——
    我有一支手錶,

  7. 還有一支手電筒,
  8. 如果這些都不在你身上的話,
    你的手機裡也能找到這些功能。
  9. 於是,手錶負責計時,
  10. 而我的手電筒就負責
    照亮我的環境周遭。
  11. 所以,就像藝術,對我來說,
    科學就像是一支照亮黑暗的手電筒。
  12. 我想要以不同的角度發現真實。
  13. 當我打開手電筒,
  14. 黑暗瞬間變成光明,我突然看得見了。
  15. 如你在這邊所見的,

  16. 手電筒和其發射出的光線——
  17. 這光點不只是照亮了我的手,
  18. 其實它也正在施力推我的手。
  19. 光,是帶有能量與動量的。
  20. 所以答案並不是要用手電筒
    來製造一艘太空船,
  21. 讓氣體從這一端噴射出來,
  22. 而太空船就朝著另一端前進——
  23. 這是目前我們以化學進行的方法。
  24. 真正的解答是這樣子的:
  25. 將手電筒放在地球上的某處,
  26. 在地球的軌道上或是月球,
  27. 然後,對著一個反光器照射,
  28. 手電筒便推進反光器加速,
    達到接近光速的速度。
  29. 那你要怎麼製造出
    一個夠大的手電筒呢?

  30. 這看起來行不通啊,
  31. 我的手看起來又沒有移動。
  32. 那是因為這個推進力非常、非常的弱。
  33. 所以,解決這問題的方法
  34. 是將很多、很多個的手電筒
    ──其實它們就是雷射光──
  35. 並及時將它們同步化,
  36. 而當你將它們都聚集成
    一個巨大的陣列時,
  37. ——我們稱作它為「相位陣列」——
  38. 你便有了一個足夠強大的系統,
  39. 如果你把它變成大約
    相當於一個城市的尺寸,
  40. 它便能推動一艘大概
    相當於手掌大小的太空船,
  41. 並且它能達到
    約光速的四分之一的速度。
  42. 這艘船可以抵達最近的恆星,
    也就是半人馬座的比鄰星,
  43. 距離我們四光年多一點,
  44. 花不到 20 年的時間就可以抵達。
  45. 最初使用的探測器
    大概相當於你的手掌的大小,

  46. 而所使用的反光器
  47. 大概會相當於一個人身體的大小,
  48. 所以不會比我大上多少,
  49. 就只有幾公尺的大小而已。
  50. 它只利用從這個巨大的雷射陣列
    所發出的光的反射
  51. 來推動太空船前進。
  52. 所以,我們來談談。

  53. 這就像是在海上航行一樣。
  54. 當你在海上航行時,你被風推著前進,
  55. 而風推動船帆在水中前進。
  56. 就我們的情況而言,
    我們正是用這個雷射光陣列
  57. 在太空中製造那種推進力,
  58. 來自於雷射光的光子
    其實就相當於推進帆船的風,
  59. 雷射發出的光線變成相當於風的作用,
  60. 讓我們用以航行。
  61. 它是一種固定導向的光——
  62. 它常常被稱作為「導能」。
  63. 所以,為什麼這答案
    在今天是可行的呢?

  64. 為什麼今日我們可以談論航向星際,
  65. 而在 60 年前,
  66. 也是太空計畫發軔的年代,
  67. 大家會說「這是不可能的」呢?
  68. 今日這得以實現的理由,
    與消費者有很大的關係,
  69. 以及你現在正在看著我演講也有關。
  70. 你正在透過高速的網路看我演講,
  71. 而高速網路是由透過光纖傳送資料的
    光子學技術來主導的。
  72. 光子學技術在本質上讓網路
  73. 得以今日的形式存在。
  74. 這個能夠快速地傳送
    大量的資料的能力,
  75. 和我們今日打算用來
    將太空船快速地航向星際
  76. 採用的是同樣的技術。
  77. 你其實可以擁有無限的推進燃料供給,

  78. 你可以視需要打開或關閉,
  79. 在航程中,你不需要將
    產生出光線的雷射陣列
  80. 一直保持在打開的狀態。
  81. 對於一個小型太空船而言,
    你只要將光線打開幾分鐘,
  82. 然後,就像是用槍
    發射出一顆子彈一樣,
  83. 它就會飛快地沿著彈道飛行。
  84. 即便我們人類不坐在太空船上,
  85. 至少我們有能力
    將這種太空船送到宇宙中。
  86. 你會需要在遠端觀看,

  87. 或使用遠端遙控成像與感測技術,
  88. 來觀察物體。
  89. 所以,舉個例子,當我們前往木星,
  90. 進行飛掠任務,
  91. 我們拍木星的照片,
  92. 測量它的磁場、
  93. 粒子的密度、
  94. 而我們基本上是在遠端遙控探索。
  95. 就跟你正在看著我是同一回事。
  96. 而且目前比月球還遙遠的所有任務,
  97. 都是遠端遙控感測的任務。
  98. 那如果我們造訪一顆系外行星,
    我們希望能找到什麼呢?

  99. 或許在那顆系外行星上
    會有生命的存在,
  100. 而我們就會找到生命存在的證據,
  101. 無論是透過大氣中的生物標記
  102. 或者是透過一張意想不到的照片,
  103. 讓我們會真正在地表上看到一些什麼。
  104. 我們並不知道與宇宙中
    是否還有其他生命。
  105. 或許在我們所分派的任務過程中,
    我們能找到生命存在的證據,
  106. 或許我們不會找到。
  107. 而當我們討論星際任務的可能性時,

  108. 經濟狀況的話題
    似乎不適合拿出來一起討論,
  109. 但它其實正是實現星際任務的
    其中一個驅動因素。
  110. 你必須要讓這些技術夠經濟實惠,
  111. 我們才能應用。
  112. 所以現在,

  113. 我們在實驗室裡建造了一個系統,
  114. 它已經能夠在巨大的規模上
    進行同步化,
  115. 規模大約是十公里,或是六英里左右。
  116. 我們已經達成雷射光系統的同步化,
  117. 而且運作得好極了。
  118. 我們知道如何建造雷射裝置
    已經好幾十年了,
  119. 現在只需要等待這個技術
    變得不那麼昂貴,
  120. 而且變得更加成熟,
  121. 屆時我們才有可能使用巨大的陣列,
  122. 公里級規模的陣列,
    就像是太陽能發電廠一樣,
  123. 但並不是接收光線,而是發射光線。
  124. 這種技術的美妙之處
    就是它可以發展出眾多其他的應用,

  125. 不只是用來做
    小型太空船的相對論飛行,
  126. 也可以使高速太空船得以
  127. 在我們的太陽系中進行高速飛行,
  128. 這技術讓行星防禦得以可能,
  129. 能夠進行太空垃圾的清除,
  130. 它能夠讓我們為需要充電的
    遠端資產傳送能量,
  131. 像是太空船,或位於月球上
    或其他地方上的基地。
  132. 它是一個用途非常廣泛的科技。
  133. 即使人類並不打算送太空船航向星空,
  134. 還是會希望發展這樣的科技,
  135. 因為這項科技能夠讓我們發展出
  136. 現在做不到的許多用途
  137. 因此,我認為這是一項
    必然會發展的科技,
  138. 因為我們有這項能力,
  139. 我們只需要對這技術進行微調,
  140. 並且等到經濟發展足以跟上來。
  141. 到那時候,技術變得足夠便宜,
    以建造出大型的系統。
  142. 我們已經負擔得起小型系統了,
  143. 而我們也已經開始在實驗室裡
    建造雛形的系統了。
  144. 儘管不是明天就可以實現,

  145. 但我們已經開始一段時間,
  146. 而且,到目前為止,
    看起來發展得不錯。
  147. 在變革性的技術方面,
  148. 這是個革命性的計畫,
  149. 但它又是一個漸進性的計畫。
  150. 因此,我個人可能活不到目睹
  151. 第一次相對論飛行實現的時刻。
  152. 我想,在我們發展到那個地步之前
    還需要花 30 年的時間,
  153. 可能甚至還要更久。
  154. 但是真正啟發我的是
  155. 能夠看見這項科技達成終極的目標,
  156. 即便在我這輩子並不會實現,
  157. 它可能在下一代的有生之年中成真,
  158. 或是要等到再下一代。
  159. 它的結果是如此地具有變革性,
  160. 所以我認為我們必須往這條路上走,
  161. 並且必須去探索其限制為何,
  162. 以及接下來我們該如何克服那些限制。
  163. 在其他行星上尋找生命

  164. 會是人類最意義深遠的探索之一,
  165. 而如果我們有能力去做到,
  166. 並且真的在另外一顆行星上找到生命,
  167. 那將會徹底改變人類的命運。
  168. 生命中的每一件事物都是深奧的,

  169. 如果你看得足夠深入,
  170. 你就會在生命中找到
    極其複雜、有趣且美麗的事物。
  171. 而同樣的道理也適用在
  172. 我們每天隨處可見、
    微不足道的光子上。
  173. 但是當我們向外看,
    並想像更廣、更大的東西,
  174. 像是同步化的雷射陣列,
  175. 我們能夠發想出令人意想不到的事物,
  176. 而能夠航向另外一顆星球的能力
  177. 就是其中一個非凡的潛能。
  178. (鳥叫聲)