本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
忘掉星际迷航的企业号、太空堡垒卡拉狄加号、千年隼号和木星2号吧。很有可能，第一艘从我们的太阳系航行到邻近恒星的宇宙飞船不会是大型闪亮的、由英雄宇航员指挥的飞船。这种老式的太空歌剧场景激发了一些伟大的科幻小说，但它忽略了星际旅行的根本挑战：即使是离我们太阳最近的恒星——半人马座阿尔法星系中的三颗恒星——也远在25万亿英里之外。如果没有曲速引擎或虫洞来缩短旅程，到达那里将需要很长很长的时间。
周二，俄罗斯亿万富翁和热衷科学的慈善家尤里·米尔纳在纽约市举行了一次新闻发布会，提出了一种更现实的星际旅行策略，该策略利用了艾萨克·牛顿的第二运动定律。你可能还记得高中物理学的这个公式：力等于质量乘以加速度。一艘宇宙飞船需要加速到大约光速的百分之二十才能在二十年内到达半人马座阿尔法星。推动典型的NASA探测器达到如此高的速度超出了任何可预见的技术能力。宇宙飞船的质量太大了。但是，如果宇宙飞船可以放在你的手掌中并且像一分钱一样轻，那么任务就会容易得多。
轻型星际探测器的概念并不新鲜；事实上，我为《大众科学》编辑了一篇关于这个想法的故事在1999年，最近我写了一部关于它的科幻小说。但在过去的15年中，微电子技术的快速发展使得将宇宙飞船的所有基本组件——无线电、摄像头、电源等等——打包到一个重量不到一克的芯片中成为可能。（米尔纳称之为“星芯片”。）最重要的是，这种微小的飞船不需要携带笨重的推进系统或大量的燃料；相反，它可以连接到超薄光帆上，并由强大的激光束推进。
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根据米尔纳的计划，数千个排列在地球表面上的激光器将以精确的同步方式发射，以便它们的输出可以合并成一束以1000亿瓦的功率穿过大气层向上射击的单光束。光束将聚焦于先前发射到轨道上的星芯片的光帆。如果光帆反射激光而不是吸收它，那么所有碰撞光子传递的力可以迅速将光帆加速到光速的百分之二十，在短短两分钟内将宇宙飞船推进数十万英里。在那之后，飞船将离地球很远，以至于激光束无法再推动飞船，但星芯片已经以每小时1.34亿英里的速度驶向激光瞄准的任何恒星系统。如果光帆和星芯片的制造成本足够低廉，它们可以数百个地发射到轨道上，激光阵列每天都可以加速一个新的星芯片飞向恒星。
米尔纳在会议上宣布，他将拿出他互联网财富中的1亿美元用于这项计划的初步研究，他称之为“突破摄星计划”。（去年夏天，米尔纳也投入了同样巨额的资金用于“突破聆听”计划，这是一项为期十年、寻找来自智能外星人的信号的努力。）他聚集了一批全明星阵容的科学家和太空爱好者，以表达他们对摄星计划的支持，其中包括著名的物理学家斯蒂芬·霍金（他曾警告过联系外星人的危险）和弗里曼·戴森（自 1950 年代以来一直在研究星际旅行的提议）。摄星计划的负责人是皮特·沃登，他曾担任 NASA 艾姆斯研究中心的主任，并将负责将米尔纳的资金授予参与该项目的科学家。
当然，技术挑战是巨大的。研究人员必须学会如何在激光穿过大气层时保持激光束的紧密聚焦。光帆和星芯片必须足够坚固，以承受突然加速，这相当于 60,000 g 的力。但最大的问题可能是确保这些微小的宇宙飞船一旦最终到达目的地就能进行一些有用的探索。没有办法让星芯片减速，因此宇宙飞船将在几个小时内掠过其目标恒星系统。飞船或许能够稍微调整其轨迹，但它没有太多时间拍摄环绕恒星运行的行星、小行星和彗星。然后是将数据传输回地球的挑战。
摄星计划的最终成本肯定会达到数十亿美元，这超出了米尔纳的支付能力，这意味着该项目最终需要其他资金来源。但是，一旦研究人员开始设计光帆、星芯片和激光阵列，NASA 和其他航天机构可能会发现该技术具有吸引力，因为它们可以将它用于行星际任务以及星际旅行。激光推进的星芯片可以在数小时内到达火星，在数天内到达冥王星。而且，成群的微型宇宙飞船可以协同工作来探索我们的太阳系。
但是星际旅行需要的不仅仅是尖端研究和充足的资金。要到达恒星，我们需要重新思考太空探索的本质。例如：当星际探测器接近遥远的恒星系统时，它将无法及时与地球上的任务控制人员进行通信，因为信号来回传输将需要数年时间。宇宙飞船在观察恒星系统中的行星、小行星和彗星时必须自主工作。它必须自行决定在短暂的飞掠过程中探索的最佳目标，因此它将需要某种人工智能系统。
这就是我对“突破摄星计划”的看法：我们需要调整我们的探索策略，以适应星际空间的巨大距离。在可预见的未来，地球派往恒星的使者不会是人类。我们的银河系探险家将是我们的机器和人工智能。