用激光推进飞船，如何？本文转自：北京邮电大学出版

本文转自：北京邮电大学出版
在一项星际任务中，几乎所有的开发成本都集中在建设定向能发射系统上。探测器本身是一些绑定在反射板上的小型设备，建造成本相对低廉，发射100个探测器几乎与发射一个探测器的成本相当。我们甚至可以建造数以百万计不同质量的探测器，可以是苹果手机尺寸但更薄的“晶圆”飞船，也可以是更大的探测器，但它们均携带复杂的照相机、传感器和一个由小型放射性同位素热电式发电机（RTG）提供动力的激光通信系统。这个RTG类似于已经飞越冥王星的“新地平
线”探测器上装载的设备。这些探测器会存储突发通信之间的能量，并在抵达目标星体时从太阳能电池中获取额外的动力。
【用激光推进飞船，如何？】最小型和最具挑战性的探测器是“晶圆”宇宙飞船，它需要装载微型加速度计和陀螺仪、星体跟踪器、进行姿态控制的光子推进器、计算机和存储、磁场和辐射传感器、粉尘传感器、光谱仪和核心的激光通信系统。该通信系统将使用一个芯片级激光二极管和数瓦爆发力的数据编码系统，可以通过反射驱动探测器反射板的激光光束，将数据发送回地球。返回之后，用于推动“晶圆”探测器的激光相控阵列将反向作为一个相控阵列望远镜运行，以接收来自星际旅行者的微弱的激光信号。定向能推进阵列之后，数据通信系统可能是目前最大的技术挑战。
一旦我们掌握了定向能推进技术，就会看到一系列惊人的事情发生。激光阵列技术具有模块化和可扩展的特征，我们可以将尺寸更大、更强的系统发送至附近的星体。通过高数据速率的激光通信与地球相互联系，它将可以实现到太阳系中任何目的地的快速旅行。激光能量聚焦光束可以使任何危险的近地天体发生偏转，如小行星和彗星，进而保护我们的地球。作为一个遥感探测器，激光阵列可以确定太阳系中遥远物体的构成。在天文学和宇宙学的专题研究中，相同的基本技术可以应用到尺寸更大、精度更高的相控阵列望远镜上。如果需要，我们甚至可以向潜在的外星文明发送信息，这个信息在整个可见宇宙均可检测得到。更重要的是，其他智能生命也可能会做类似的事情，进而使我们能够发现他们。
我们不再受限于化学火箭技术，这项技术自几个世纪前出现以来没有太大的进展。定向能光子推进系统仅受限于光速。由于宇宙飞船的主推进系统并不在飞船上，所以可以极度微型化。一个单光子驱动器几乎可以驱动无限数量的探测器，所以每次发射的成本可能会大大减少。我们的主要太空任务无须等待几年甚至几十年。
虽然现在只有少数人看好定向能技术，但它正在迅速发展。激光系统的功率输出和同步与并行处理能力大约每18个月翻一番，其节奏与改变半导体产业的摩尔定律相似。按照这个速度，未来的几十年里此项技术会得到极大提高。根据目前的概念，最快的星际探测器用以飞越任务；在更远的将来，一个星际运输网络可以在火星等目的地使用另一个减速激光阵列，进而两站之间可以源源不断地来回运输乘客和货物。
看上去简直令人难以置信。我们有一天会直接看到我们附近行星的图片，也许会看到将被我们后人殖民的土地。我们需要建立更大、更强的激光阵列，了解相关的问题，并把这些知识应用到下一代系统，直到达到我们的目标。同时，我们需要开发“晶圆”级别的航天器，轻量级的反射板和激光通信系统。这将花费数十亿美元。不过，我们每年在太空探索上的花费至少也有数十亿美元，更不用说花费数千亿美元的国防和技术开发。