人類的航天事業從上世紀開始，至今也有七八十年了，我們發射過人造地球衛星，也在地球軌道上也組裝過空間站，甚至人類還親身涉足過月球，然而無一例外的是，這些航天器在進入太空前，都要靠化學火箭將其從地球表面發射升空。

那麼我們能否用光子作為動力呢？

如果可行的話，那是否說明假設我們丟一個手電筒進入太空，手電筒憑藉自身發出的光，就能在太空飛行了？

在我們的日常觀念中，這樣的想法猶如天方夜譚一般不切實際，畢竟誰沒用過手電筒呢，但有誰會說：我感到了手電筒對我的反衝？甚至有人還會說，如果光子能作為動力，那豈不是我帶上一堆手電筒就能在宇宙翱翔了？

在這個層面上，它與我們火箭昇天的原理並無二樣，火箭點火後，大量燃料劇烈燃燒，產生的高溫氣體向後噴出，考慮到系統的動量守恆，由於那部分噴出去的高溫氣體攜帶動量，因此火箭主體也要產生一個等大反向的動量，這才能維持系統的動量守恆，所以火箭主體就必須產生一個與高溫氣體相反方向的速度，於是火箭就這樣升空了。

同樣的過程依舊適用於光子，就以手電筒為例子，假設我們乘坐太空飛船進入遙遠的深空，來到一處四周極其空曠的宇宙空間（這樣一來就可以排除天體引力的影響），此時我們將手電筒放入太空，注意不要扔出去，要保持一個和宇宙飛船相對靜止的狀態。

之後我們遙控開啟手電筒，電路一通，燈泡被電流點亮，數不清的光子被髮射出來，每一個光子的速度都一致為每秒30萬公里（精確值為299792.458千米每秒），在燈罩的作用下，這群光子被大致聚集到一個方向上飛行（也就是從手電筒中發射進太空了）。

那麼光子的動量如何計算呢？

有人說了，按照動量公式p=mv，v是光速，m是光子品質，那麼光子品質哪裡來呢？這時候我們就要用到一個量子論的結論，光量子的能量等於普朗克常數與光子頻率的乘積，也就是E=hv，在考慮到愛因斯坦的質能方程E=mc平方，二者相結合，就能得到光子的相對論品質，之後再代入動量公式，就能算出單個光子的動量。

那麼所有光子所帶來的總動量就是光子數量與光子能量的乘積，按理說進行到這一步，已經證明了光子的確是可以作為動力來源的，然而有些朋友則更加好奇的是光子數量怎麼來呢？

對於手電筒，電能與光能之間的轉化率我們是清楚的，發射出的光子平均能量也很容易知道，最後只要用總光能除上光子平均能量就能得到光子數量。實際上只要知道這些基本資訊之後，我們就可以很容易的計算出手電筒的推力、加速度、速度等相關資訊

但遺憾的是，雖然光子具有動量，理論上是可以用於航天器的飛行環節的，但可惜的是光子提供的動力實在是太小了，只能用於外太空以及額外引力影響很弱的情況下，實際價值並不大（除非研發出一個專門的光子引擎，發射高能光子或者是具有非常接近光速的帶電粒子流）。

雖然暫時我們無法用它來作為火箭動力，但這並不意味著它真的一無是處。

光帆和風帆類似，後者依靠風力驅動船隻前行，而光帆則是利用光來驅動航天器前行。

光帆和之前我們說的光子動力的唯一區別就是：前者依靠的是外界光子不斷撞擊“帆布”，從而獲得前進的動力，而後者是依靠自身的引擎主動產生光子。

但不論是主動發射光子，還是被動接受光子的撞擊，這兩種途徑所產生的的推力都極其有限，因此只能應用於航天器處於外太空微重力的環境下使用，但這並不妨礙光帆的實際應用。

2016年，俄羅斯的一位億萬富翁聯合著名物理學家霍金，宣佈啟動一項名為“突破攝星”的太空探索計劃，準備研製出一款能夠被光子驅動的微型光帆探測器（單個探測器的品質是以“克”為單位），前往比鄰星進行探索。

值得注意的是，這款光帆依靠的並不是我們的太Sunny，而是在地表建設一個鐳射陣列，用來給光帆探測器加速，如果一切順利的話，當光帆探測器被髮射進太空後，在鐳射的驅動下，光帆探測器的最終速度將達到光速的20%，也就是每秒6萬公里左右（這要求地表的鐳射陣列具有強大的功率，目前是否能造出來，要打個問號）

相比於人類現有的航天器，不論是用於起步的火箭，還是那些已經飛離地球很遠的深空探測器，光帆探測器的速度都要遠遠大於它們，之後光帆探測器將會前往距離地球4.2光年之外的比鄰星，預計耗費時間是20年。

雖然這項計劃已經宣佈啟動了好幾年，但最後是否真的能如期進行還是得打個問號的，畢竟理論變為實際，中間還是存在很多困難的。而且在“突破攝星”這項計劃前，人類也嘗試了很多次光帆航天器的實驗，但都是侷限在太陽系以內，並且實際上執行成功的光帆航天器並不多。

總的來說，由於光子具備動量，理論上是完全可以作為航天器在太空環境下的動力來源，但想要實現強大推力，還是非常困難的，因此這項應用目前頂多只能以輔助動力形式出現

而光帆航天器，或許它是現階段人類最有可能實現真正星際探索的手段，希望“突破攝星”計劃不要又是一張空頭支票吧。

本篇文章的內容到此結束。

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