突破攝星計劃中，什麼樣的技術才能讓探測器加速到光速的20%？
要說二十一世紀以來地外生命搜尋上最大的展望，其一必須是系外宜居行星的發現，其二則是從虛無縹緲的SETI轉向了生物印記的探測，而在兩個展望中加入的一個Breakthrough Initiatives（突破倡議）則更讓人思緒萬千，因為突破系列中包含一個人類將向半人馬座三星系發射探測器的計劃，它將以光速20%的速度衝向比鄰星！
地外文明搜尋中，SETI計劃是繞不過去的存在，最早從奧茲瑪計劃開始，一直到今天為止，SETI計劃仍然還在展開，但在SETI計劃發展上，遭遇了幾次重大變革，甚至差一點讓SETI計劃夭折！
最早用射電望遠鏡搜尋地外文明的是法蘭克·德雷克，最早向地外文明發射訊號（阿雷西博資訊）的也是這位老兄，他組織牽頭的SETI計劃鼎盛時期曾經有無數射電望遠鏡指向天空搜尋地外文明訊號！但SETI計劃一直不順：
1978年NASA開始正式撥款贊助SETI計劃，但在1981年民主黨參議員威廉·普羅克斯邁爾提了個修正案，否決了NASA的對SETI計劃資助。最後卡爾薩根憑個人超高的人氣影響才讓華盛頓繼續同意對SETI計劃的撥款。
SETI計劃的生死存亡時刻是1993 年，民主黨參議員理查德·布萊恩繼續提了個法案，砍掉了當時已經將名字修正為“高解析度微波巡天”（HRMS），自此SETI計劃進入低谷，甚至一度難以為繼！
SETI 研究所創始所長吉爾·塔特
《超時空接觸》中女科學家的原型SETI 研究所創始人吉爾·塔特稱，SETI計劃自1993年後就成了再也不說的那幾個單詞，否則就會引起政客們歇斯底里的反對，而自上世紀九十年代以來，因為將近三十年無建樹的SETI計劃，其實已經逐漸轉向更務實的生物印記搜尋！
涉及“生物印記”的諸多研究物件
這包括論證和尋找尚處在原始形式的生命留下的可探測特徵，比如搜尋系外行星大氣層中氧氣的光譜特徵（大規模氧氣富集被認為可能來自生物成因）、在火星表面採集並分析土壤化學成分等，而2018年時吉爾·塔特提出了以技術印記（Technosignature）來徹底取代SETI！
上文就是2016年4月，俄羅斯億萬富翁尤里·米爾納宣佈創立Breakthrough Starshot（突破攝星）計劃以前SETI計劃的歷史和現狀，可以說來得比較時候，生物印記探測已經早已展開，但僅限於被動研究，而突破攝星則是主動發射探測器到達比鄰星，這無疑讓已經掉溝裡的地外文明搜尋計劃注入了一劑強心針。
突破攝星探測器目的地：Proxima b
何為突破攝星計劃？
該計劃的目的是用光帆攜帶克級的奈米飛行器，然後利用地面鐳射陣列持續不斷照射光帆，直至將其加速到60,000 km/秒，也就是光速的20%，按此速度，這種克級的奈米飛行器將在20年內到達比鄰星，透過減速入軌後，將在40年內人類即可收到探測器從比鄰星傳回的資訊！
毫無疑問，這可能是SETI計劃以來最具開創性的計劃之一，並且它利用的都是現有技術，從理論上來看它完全可以實現，但它仍如存在繞不過去的幾個難題！
如何發射
發射奈米探測器首先需要將光帆加速的鐳射陣列，地面上建造成本相對比較低，但需要自適應技術克服大氣湍流，而且必須考慮損耗，如果在軌道上建造，那麼其計劃肯定要遙遙無期！UCSB物理學教授Philip M. Lubin建議將鐳射陣列的發射波段設定為1060 nm，這早已是一種紅外鐳射，肉眼是看不到的！
哈佛大學天文學系系主任阿維·勒布和博士後扎克·曼徹斯特（Zac Manchester）計算出了光帆的形狀，驗證了其與鐳射束之間的相互作用，並且阿維·勒布還要求加入團隊參與整體設計與研究工作。
地面鐳射陣列
美國宇航局皮特·克魯帕（Pete Klupar）認為在軌道上建設成本可能高達千億美元，因此他認為在地面建設還比較現實一些，但資金缺口仍然高達百億美元（俄羅斯富豪提供一億美元，這已經不是個小數，但似乎還很遙遠）。
如何減速
魯賓（Lubin）的初步計算表明，如果地球上的相控陣鐳射陣列達到100GW，那麼只需三分鐘即可將奈米探測器光帆加速到20%光速，而事實上顯然不能如此粗暴，只能緩慢加速以避免光帆在高G中撕裂。
但另一個問題是如何減速，20%的光速只要42分鐘即可穿過日地距離，到達比鄰星也只有幾十分鐘可供探測，因此減速將會是探測器發射成功後最大的挑戰。
兩位德國科學家RenéHeller和Michael Hippke提出了一個環繞半人馬座三星系減速的方案，依次經過A星，B星最後到達目的地C星，在這個過程中，光帆會受到A星和B星輻射壓的減速，高達100,000平方米的光帆將在環繞兩顆恆星減速後進入C星的環繞軌道！
但這個方案最終只是進入C星，也就是比鄰星的恆星軌道，它將成為比鄰星的小行星，仍然不足以到達比鄰星的行星，但已經可以在軌道上與行星交會時探測行星資料，儘管機會不高，不過對於一個克級的探測器來說，這已經是一項史無前例的創舉，如果成功，突破攝星計劃將可以吹100年！
如何通訊
這個克級的探測器發射功率最高也就數瓦特（鐳射通訊），我們是否能接收到比鄰星那邊傳輸的瓦特級訊號？這仍如是一個未知數，但太空光學鐳射通訊的最新進展使Starshot研究人員相當有信心，他們認為儘管訊號非常微弱，但在巨型相控陣鐳射接收陣列中，來自4光年外的窄帶鐳射訊號會被準確的從恆星背景輻射中被分離出來！
克級別探測器
哈佛大學的麥克道威爾稱，訊號傳輸的鐳射窄帶訊號將有別於背景訊號源，但麥克道威爾仍將資料接收視為Starshot面臨的重大技術挑戰之一。
整一個計劃中，最令人激動的是它20%的光速，這是人類夢寐以求的速度，但它的投資也高達百億美元，儘管俄羅斯富豪已經開了一個頭，但何時實現仍如是個未知數！不過好訊息是這個計劃仍在繼續展開，儘管這週期會有些長，至少有人在幹活。
突破攝星計劃中，什麼樣的技術才能讓探測器加速到光速的20%？
要說二十一世紀以來地外生命搜尋上最大的展望，其一必須是系外宜居行星的發現，其二則是從虛無縹緲的SETI轉向了生物印記的探測，而在兩個展望中加入的一個Breakthrough Initiatives（突破倡議）則更讓人思緒萬千，因為突破系列中包含一個人類將向半人馬座三星系發射探測器的計劃，它將以光速20%的速度衝向比鄰星！
從SETI計劃到技術印記地外文明搜尋中，SETI計劃是繞不過去的存在，最早從奧茲瑪計劃開始，一直到今天為止，SETI計劃仍然還在展開，但在SETI計劃發展上，遭遇了幾次重大變革，甚至差一點讓SETI計劃夭折！
最早用射電望遠鏡搜尋地外文明的是法蘭克·德雷克，最早向地外文明發射訊號（阿雷西博資訊）的也是這位老兄，他組織牽頭的SETI計劃鼎盛時期曾經有無數射電望遠鏡指向天空搜尋地外文明訊號！但SETI計劃一直不順：
1978年NASA開始正式撥款贊助SETI計劃，但在1981年民主黨參議員威廉·普羅克斯邁爾提了個修正案，否決了NASA的對SETI計劃資助。最後卡爾薩根憑個人超高的人氣影響才讓華盛頓繼續同意對SETI計劃的撥款。
SETI計劃的生死存亡時刻是1993 年，民主黨參議員理查德·布萊恩繼續提了個法案，砍掉了當時已經將名字修正為“高解析度微波巡天”（HRMS），自此SETI計劃進入低谷，甚至一度難以為繼！
SETI 研究所創始所長吉爾·塔特
《超時空接觸》中女科學家的原型SETI 研究所創始人吉爾·塔特稱，SETI計劃自1993年後就成了再也不說的那幾個單詞，否則就會引起政客們歇斯底里的反對，而自上世紀九十年代以來，因為將近三十年無建樹的SETI計劃，其實已經逐漸轉向更務實的生物印記搜尋！
涉及“生物印記”的諸多研究物件
這包括論證和尋找尚處在原始形式的生命留下的可探測特徵，比如搜尋系外行星大氣層中氧氣的光譜特徵（大規模氧氣富集被認為可能來自生物成因）、在火星表面採集並分析土壤化學成分等，而2018年時吉爾·塔特提出了以技術印記（Technosignature）來徹底取代SETI！
突破攝星計劃上文就是2016年4月，俄羅斯億萬富翁尤里·米爾納宣佈創立Breakthrough Starshot（突破攝星）計劃以前SETI計劃的歷史和現狀，可以說來得比較時候，生物印記探測已經早已展開，但僅限於被動研究，而突破攝星則是主動發射探測器到達比鄰星，這無疑讓已經掉溝裡的地外文明搜尋計劃注入了一劑強心針。
突破攝星探測器目的地：Proxima b
何為突破攝星計劃？
該計劃的目的是用光帆攜帶克級的奈米飛行器，然後利用地面鐳射陣列持續不斷照射光帆，直至將其加速到60,000 km/秒，也就是光速的20%，按此速度，這種克級的奈米飛行器將在20年內到達比鄰星，透過減速入軌後，將在40年內人類即可收到探測器從比鄰星傳回的資訊！
毫無疑問，這可能是SETI計劃以來最具開創性的計劃之一，並且它利用的都是現有技術，從理論上來看它完全可以實現，但它仍如存在繞不過去的幾個難題！
如何發射
發射奈米探測器首先需要將光帆加速的鐳射陣列，地面上建造成本相對比較低，但需要自適應技術克服大氣湍流，而且必須考慮損耗，如果在軌道上建造，那麼其計劃肯定要遙遙無期！UCSB物理學教授Philip M. Lubin建議將鐳射陣列的發射波段設定為1060 nm，這早已是一種紅外鐳射，肉眼是看不到的！
哈佛大學天文學系系主任阿維·勒布和博士後扎克·曼徹斯特（Zac Manchester）計算出了光帆的形狀，驗證了其與鐳射束之間的相互作用，並且阿維·勒布還要求加入團隊參與整體設計與研究工作。
地面鐳射陣列
美國宇航局皮特·克魯帕（Pete Klupar）認為在軌道上建設成本可能高達千億美元，因此他認為在地面建設還比較現實一些，但資金缺口仍然高達百億美元（俄羅斯富豪提供一億美元，這已經不是個小數，但似乎還很遙遠）。
如何減速
魯賓（Lubin）的初步計算表明，如果地球上的相控陣鐳射陣列達到100GW，那麼只需三分鐘即可將奈米探測器光帆加速到20%光速，而事實上顯然不能如此粗暴，只能緩慢加速以避免光帆在高G中撕裂。
但另一個問題是如何減速，20%的光速只要42分鐘即可穿過日地距離，到達比鄰星也只有幾十分鐘可供探測，因此減速將會是探測器發射成功後最大的挑戰。
兩位德國科學家RenéHeller和Michael Hippke提出了一個環繞半人馬座三星系減速的方案，依次經過A星，B星最後到達目的地C星，在這個過程中，光帆會受到A星和B星輻射壓的減速，高達100,000平方米的光帆將在環繞兩顆恆星減速後進入C星的環繞軌道！
但這個方案最終只是進入C星，也就是比鄰星的恆星軌道，它將成為比鄰星的小行星，仍然不足以到達比鄰星的行星，但已經可以在軌道上與行星交會時探測行星資料，儘管機會不高，不過對於一個克級的探測器來說，這已經是一項史無前例的創舉，如果成功，突破攝星計劃將可以吹100年！
如何通訊
這個克級的探測器發射功率最高也就數瓦特（鐳射通訊），我們是否能接收到比鄰星那邊傳輸的瓦特級訊號？這仍如是一個未知數，但太空光學鐳射通訊的最新進展使Starshot研究人員相當有信心，他們認為儘管訊號非常微弱，但在巨型相控陣鐳射接收陣列中，來自4光年外的窄帶鐳射訊號會被準確的從恆星背景輻射中被分離出來！
克級別探測器
哈佛大學的麥克道威爾稱，訊號傳輸的鐳射窄帶訊號將有別於背景訊號源，但麥克道威爾仍將資料接收視為Starshot面臨的重大技術挑戰之一。
整一個計劃中，最令人激動的是它20%的光速，這是人類夢寐以求的速度，但它的投資也高達百億美元，儘管俄羅斯富豪已經開了一個頭，但何時實現仍如是個未知數！不過好訊息是這個計劃仍在繼續展開，儘管這週期會有些長，至少有人在幹活。