十、“激光反物质动力”星际飞船

　　伊卡洛斯星际公司是一个致力于研究科学和技术使得人类在2100年进行真正意义上星际航行的非营利性机构，由英国星际协会与TauZero基金会发起，物理学家、博士后研究员理查德·奥伯塞（RichardObousy）是该计划的联合创始人。虽然多位研究人员探讨关于人类进行星际航行，但这一使命并不受到很大的关注，这是因为按目前的宇航科技发展，进行星际旅行和返回任务需要相当长的时间跨度。

　　人类星系航行任务涉及宇宙飞船初始助推段、巡航段的技术问题，下一步将是抵达目标天体前的减速和围绕轨道运行阶段，期间科学家就进行科学数据的探测和收集。最后，宇宙飞船将启动第二阶段的加力推进段，目标为返回太阳系，再次经过加速段的星际巡航后需要进行减速，而今被太阳引力捕获。伊卡洛斯星际航行计划是对未来载人恒星际航行的预演，原则上可以将宇航员安全返回地球。

　　科学家进一步发现反物质可以提供密度最高的能量源，非常适合于进行恒星际航行。此外，该反物质反应释放能量是自发性的，不需要任何复杂的反应堆系统或者笨重的启动程序进行诱导反应的进行。一种反物质火箭动力系统的可能性技术涉及到施温格电子偶产生的量子效应，目前我们通过实验探索到宇宙中所有已知形式的能量，宇宙可被准确描述为是一种量子场域。每个真空行为的模式就像一个简谐波振动发生器，简谐振动的量子机械属性是基态波动的展现，作为海森堡不确定性原理的一个结果。

　　当反物质不断积累到足够的量时，宇宙飞船就有了返航时的燃料供应，以满足回程时加速段和减速段的动力需求，科学家认为这是一种未来用于人类恒星际航行探索的可能方法。但其中有一个关键性且独特的因素，即科学家建议可通过电场创建质子-反质子对，通过额外电场自发形成粒子的机制已经应用于当代的粒子物理学领域，包括对黑洞量子蒸发、黑洞附近形成电子-正电子的研究。虽然本项研究还处于较早的发展起步阶段，但是已经有相关论文得到发表，如2011年公布的《星际探索飞船系统：从真空到反物质火箭的研究》。

　　基于该理论研制出来的宇宙飞船动力系统在进行恒星际航行的加速段和减速段所消耗的燃料可以大大减少，仅飞船自身携带的燃料就可以满足。在抵达目标恒星系统后，宇宙飞船将会自动计算出一个稳定的公转轨道，通过巨大的太阳能电池板作用该阶段的能量供应，科学家设计的太阳能电池板面积将达到数百平方英里。恒星光的能量将被转换为激光能量，并通过施温格电子偶产生量子效应从真空中创建反物质。

　　如同经典物理学中我们所相信的那样，真空并不缺乏物质和能量，但这也是量子效应活跃的舞台。在狄拉克发现描述电子运动的相对论性量子力学方程之后，一位诺贝尔奖得主、物理学家朱利安施温格尔（JulianSchwinger）意识到一个足够强的电场可创造出正负电子对。当激光强度大于某一临界值时，真空两极分化可诱发电子偶产生，然而实现该过程的前提条件是需要强大的电场。目前的实验室研究进展使得人们对其增加的希望，发现了激光可以很快帮助我们实现这个非常关键的电场。

　　最近，美国国家航空航天局开始研制太阳探测器，这是第一个可飞入日冕进行探索的探测器，科学家为其设计了一条超级加速路线，通过金星引力进行七次加速，使得该探测器的速度可达到令人惊讶的每秒125英里，是旅行者1号探测器速度的7倍以上，如果按这个速度进行星际航行，只需要6450年就可以抵达另一颗恒星。尽管这是一个令人难以置信的成就，但目前宇航推进技术发展进行恒星际航行，在巡航时间上足以消耗一代人的时光。

　　如果仅按由俄国火箭专家齐奥尔科夫斯基推导的齐奥尔科夫斯基火箭方程进行研制恒星际宇宙飞船的动力系统，我们将发现星际航行的挑战变得更加明显。通过这个方程可以发现可获得恒星际航行的必要速度，火箭喷射速度被控制在光速之下，以及巨大的质量比和质量流量比。

　　伊卡洛斯星际航行工程的研究涉及到星际介质的研究，对目标行星系统、行星科学领域的探索，其中包括了另一个行星系统中存在的行星以及大型卫星、小行星等，更重要的是天体生物学领域的研究将发现可能存在的可居住行星。虽然该计划令人兴奋，但是其主要的挑战依然是如何解决在最短的时间内进行最大航程的航行。美国国家航空航天局在1977年发射了旅行者1号探测器，目前是飞行最远的人造物体之一，目前的速度超过了每秒10英里，约为每小时3.6万公里。即使是这样令人难以置信的速度，也需要花7万年才能抵达距离太阳系最近的恒星。