4月13日上午，霍金髮出了他的第二條微博：

但為什麼科幻作品中設想的「千帆競渡」的航天盛況還沒實現呢？這是因為大型太陽帆飛船太費錢。

2008年，美國宇航局啟動了一個新的項目，叫作「納米帆-D」。「納米帆-D」是一個微型衛星，體積只比一塊麵包略大。它只攜帶了幾塊電池為無線電和計算機供電，除此之外再無任何能源。它攜帶的太陽帆展開後有100平方英尺，厚度比紙還薄，表面鍍有鋁。按照計劃，太陽帆將在衛星進入軌道三天後打開。然而，運載火箭在升空兩分鐘后出現故障，「納米帆-D」未能進入近地軌道。從理論上講，「納米帆-D」的最高速度可以達到光速的2%，即每秒6000千米。以這個速度，從地球飛到月球僅需一分鐘。

有科學家認為，由於光的衍射效應，在如此遠的距離，是無法接收有效的光學信號的。飛船發回的激光信號如果功率是1瓦的話，地球上方圓1千米的天線，只能收到10-18瓦的信號，也就是每秒5個光子。

如果投入批量生產，這樣一個納米光帆飛船的成本只相當於一台高端智能手機的價格。即使考慮到電力成本的話，發射更多探測器的成本也僅需要幾十萬美元，所以發射成百上千個微型探測器在經濟上是可行的。

愛因斯坦曾經幻想在宇宙中乘著一道光線飛馳，這個思想實驗為他的狹義相對論奠定了基礎。一個多世紀后，我們有機會可以達到光速的一小部分：一億英里每小時。只有通過這麼快的速度，我們才有希望在人類的時間尺度內到達那些恆星。

光是一種特殊的物質，既有波動性，也有粒子性，當光呈現粒子性時，被稱為「光子」。光子有速度、有動量，擊打到物體上會對該物體產生撞擊力。如果該物體表面十分光滑，光子就會反彈回來，鏡子就是反射光子的最好例子。

美國航天工程師羅伯特·弗沃德提出，一束強大的激光能推動太空中的「帆船」航行。這個巨大的鋁箔「激光帆」將是人類有史以來最大的光帆飛船，飛行員座艙位於激光帆的中部，人類可在地球軌道或月球表面上建成一個強大的激光源，激光帆飛船需要經過數年的激光推動，才能抵達它的最高巡航速度——50%光速。https://read.99csw.com用這種方式，人類從地球抵達太陽系外的類地行星「GLIESE581c」的時間，將可以縮短到40年。而這顆行星距地球足足有20光年。

我和尤里·米爾納啟動了「突破攝星」計劃……在一代人的時間內，「突破攝星」旨在研發出一台「納米飛行器」——一台質量為克級的自動化太空探測器——並且通過光束把它推動到五分之一的光速。如果我們成功的話，這個飛掠任務將會在發射后二十年左右到達半人馬座α星，併發送回來在那個星系中發現的行星的圖片。

納米光帆成功的秘訣在於以量取勝。一次火箭發射就能把一千個微型探測器送入太空，其整體功能與一艘大而昂貴的探測器相當。恆星際空間並非空空如也，太空中的塵粒可能摧毀探測器。據推算，從地球到半人馬座α星的航程中，納米光帆飛船和微米量級的塵粒大約會發生四次碰撞。對於常規大型探測器而言，精密器件被撞擊一次就可能導致任務終止；而納米飛船因為數量優勢，仍會有一些飛船完好地抵達目的地。

「伊卡洛斯」

還有帆在光束中的穩定性的問題。如果光帆飛船稍微偏離激光束，那麼飛行方向就會偏離目的地。能否設計出一種可在激光束中保持穩定的帆？如果它斜向一邊的話，能不能自動往回移動？這都是相當複雜的技術挑戰。

設想雖然美好，弗沃德的激光帆仍然面臨許多技術障礙。激光雖然方向性好，但經過長距離傳播也會發散，要使激光始終聚焦到帆面上，激光源得有1000千米的直徑。同時，激光的能量輸出也是個問題，據估算，這個激光源需要數千萬億瓦的能量，比目前世界上所有發電機產生的總能量還要多。經計算，如果在水星軌道上利用太陽能設置約1000台激光發射裝置，並能把這些激光束聚合為一股，便有可能獲得足夠的推力。如果光帆能夠運送包括旅客、行李在內的100噸有效載荷，那麼帆面必須寬達100千米。

正是意識到這一點，1924年，航天先驅康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基及其同事弗里德里希·燦德爾明確提出：用照到很薄的巨大反射鏡上的陽光所產生的推力獲得宇宙速度。後來正是燦德爾首先提出了九-九-藏-書太陽帆——一種包在硬質塑料上的超薄金屬帆的設想，成為今日建造太陽帆飛船的基礎。

這個項目耗資巨大，雄心勃勃地希望探索人類創新和工程學的極限。能參与這樣的項目，非常令人興奮。

這麼高能的激光照射在如此小面積的物體上，很容易使物體氣化。假設光帆反射面有100平方米，每平方米帆面上的激光功率有300萬千瓦。太陽表面的光功率只有每平方米50萬千瓦。目前人類還造不出高反射率又耐如此高溫的物質。

太陽帆卷在直徑1.6米、高1米的筒型飛船本體上發射，進入太空數周后通過飛船旋轉所產生的離心力展開。飛船執行任務期間可以以每分鐘20轉的速度旋轉以保持穩定。首先將試驗太陽帆能否實現太陽能發電，之後用半年時間測試其能否以太陽光為動力進行加速及變軌，為今後的應用積累數據。

4月12日，著名物理學家史蒂芬·霍金髮出了第一條中文微博，稱希望通過社交媒體與中國網友交流，分享生活趣事和工作心得。短短8小時，他粉絲數就突破127萬。數十萬網友以評論和轉發的形式對他表示敬仰與歡迎。誰也想不到，這隻是更大新聞的預熱。

在陽光推動下，「宇宙1號」太陽帆將會以每秒1毫米的速度慢慢地加速移動。在帆面展開24小時后，太陽帆的速度將增至每小時100英里；到第100天時，它的速度將達到每小時1萬英里。如果「宇宙1號」能持續飛行3年，速度會提升到每小時10萬英里，這相當於目前飛得最遠的「旅行者號」探測器飛行速度的3倍。

2010年，日本宇宙航空研究開發機構發射了小型太陽帆試驗飛船「伊卡洛斯」。「伊卡洛斯」太陽帆為邊長14米的正方形，厚度僅為0.0075毫米，由能夠承受太空環境的聚酰亞胺樹脂製成，重量約15千克。帆的表面需噴塗鋁箔以提高對太陽光的反射性能。「伊卡洛斯」通過調整帆面與太陽的角度控制速度及軌跡。

第一艘太陽帆飛船——「宇宙1號」

20世紀70年代，美國宇航局的科學家們曾提出向哈雷彗星發射一個巨型太陽帆探測器。儘管這項提議read.99csw.com由於風險過大且技術不成熟而被否決，但用太陽帆推進航天器這一創意卻保留下來。進入21世紀，太陽帆飛船已不再是停留在藍圖上的構想，不少機構都在進行太陽帆飛船的試驗。

「宇宙1號」太陽帆飛船是由行星學會（這是由卡爾·薩根聯合創建，太空愛好者組成的國際民間組織）、俄羅斯科學院和莫斯科拉沃奇金太空工業設計所花費數年時間聯合建造的，耗資400萬美元，「宇宙1號」總重量為50千克，由8片長度為15米的三角形聚酯薄膜帆板組成，帆板總面積達600平方米，呈花瓣形。每張帆板的厚度比普通的塑料垃圾袋還薄，表面塗滿了高效反光物質。帆板與支撐桿的結構就像直升機旋翼一樣，可以通過調整來改變飛船的飛行方向和速度。

這可能成為太空旅行的一次革新——一艘微型太空飛船可以實現極速飛行，並且在我們這輩子內將信息傳遞迴來。由此，我們能夠更深入地了解我們的星系——最終了解我們自己。雖然工程巨大，但我們都一致決定冒這次險。我期待在今後告訴你們更多消息！

霍金參与了人類飛行器遠征「三體星」計劃。該計劃既不使用龐大的星艦（像「代達羅斯」計劃那樣的核聚變火箭），飛船自身也不攜帶燃料（類似只送雲天明大腦的輻射帆飛船）。這個計劃彷彿是朝半人馬座α星吹出一團蒲公英種子。發自地球的激光相當於吹出的氣流，納米飛行器相當於蒲公英種子。

4月22日，史蒂芬·霍金髮出了他的第三條微博，也許能做出部分說明：

太陽光的力量十分微弱，在地球軌道上，每平方千米表面接受的太陽光壓只有4.55牛頓，也就是一個蘋果的重量而已。與之相比，太空梭的主發動機在升空期間產生的推力為167萬牛頓，在真空中產生的推力為210萬牛頓。太陽帆僅僅依靠這點力量，怎麼推動宇宙飛船飛速前進呢？

光帆在科幻界也絕非嶄新的概念。在阿瑟·克拉克的科幻小說《太陽帆船》中，主人公駕駛太陽帆飛船參加了從地球到月球的飛行競賽；在《星球大戰前傳：克隆人的進攻》中，杜庫伯爵乘坐一艘張著大帆的星際飛船逃離吉奧諾西斯星球九*九*藏*書。

第一個提議藉助帆的力量進行星際穿越的是約翰內斯·開普勒，他在1610年寫給伽利略的信中提到了這個想法。開普勒認為，彗星尾部會受到某種微弱「太陽風」的吹拂，可以利用這種風來推進帶帆的飛行器，就像海風推動帆船一樣。儘管開普勒關於太陽風的解釋後來被證實是錯誤的，但後世的科學家們卻由此受到啟發，發現太陽光確實可以施加足夠的作用力來移動物體。

假如有一艘帆面7萬平方米的太陽帆飛船，飛船質量是500千克，那麼它離開地球軌道時每秒的速度增加值是1毫米/秒。但日積月累，等到抵達火星軌道時，時間不過才用去284天，平均下來，這個速度比許多化學火箭還要快。

化學火箭發動機雖然推力巨大，但不耐久，只能工作幾百秒就沒後勁了。太陽帆則不然，只要有陽光照耀，它就可以一直工作，在太陽光的壓力下緩慢加速，並通過調整帆面相對太陽的角度來控制速度及方向。雖然加速度很小，但聊勝於無。太空中的摩擦力可以忽略不計，這一點點推力足以推動一艘很輕的飛船，而且與消耗燃料的火箭不同，陽光是無盡的免費午餐。日復一日，太陽帆總有一天會達到驚人的高速度。

雖然「突破攝星」計劃使用的光帆飛船十分迷你，但驅動它們的激光卻是巨型的。要將1克的物體在幾分鐘的時間內加速到五分之一光速，激光功率得在幾分鐘內提升到50千兆瓦。這需要在高海拔的乾燥地區建設方圓約1千米的激光發射陣列，以最大限度減少大氣層對激光的影響。每次激光發射所需的電能約為幾百萬千瓦時。

納米光帆飛船上將配備1瓦的光電池和小型激光器。在發射后二十年，如此低功率的激光器將從4.22光年外發回信號，並被接收。激光束在抵達太陽系時的寬度約為0.1個天文單位，這需要非常精確的指向。1瓦的電量加上這麼小的激光器（加起來不到1克重）居然能夠從那麼遠的距離外發來足夠的信息量，的確非常震撼了。

或許屆時將發射多批納米飛行器，后發射的納米飛行器將作為前方飛行器與地球之間的通信中介。目前，「突破攝星」計劃仍處於一片迷霧read.99csw.com中。有人說這個計劃是在「圈錢」，也有人說其大大超出物理和工程的可行範圍。這個看似簡單，實則宏偉的高難度計劃到底該如何實施呢？

2005年6月21日，「宇宙1號」發射升空。遺憾的是，運載火箭離開核潛艇后不久，火箭發動機里渦輪泵的工作突然失靈，因此，最終導致運載火箭未能將該飛船送達太空指定位置。

2015年5月20日，一枚「阿特拉斯5號」火箭在佛羅里達州發射升空，攜帶著兩個航天器以測試未來太空技術：一個是美國空軍的無人太空梭X37B，另一個就是太陽帆原型衛星。

困擾弗沃德的技術難題，同樣困擾著其他想用光帆進行深空探索的人。多虧了微電子技術的發展，過去的十幾年間，多種元器件的體積都縮小了，因此，「突破攝星」團隊敢於宣稱製造出一艘加上光帆重量也只有幾克的飛船，通信、導航、攝像、處理器等設備都能集成其中。米爾納向媒體展示的「微型飛船」看上去就是一塊印刷電路板，只有郵票大小，帶有微型太陽能電池板。

這顆由行星協會研發的太陽帆原型衛星，名為「光帆」（Light Sail）。「光帆」是一個眾籌項目，行星協會已經籌集到了四百多萬美元。「光帆」長1英尺、高僅4英寸，大小隻相當於一條長麵包，但在軌道上將變得更大，因為那時四個巨大的三角形聚酯薄膜帆將會展開。完全展開時，帆面將達到344平方米，在地面上都有可能看得到。二十五天的飛行已證明，利用太陽輻射壓作為航天器動力來源是可行的。

如果把上面這番話「翻譯」成科幻迷喜聞樂見的語言，就是：

即便一切順利，光帆飛船挺過了高溫的加速段和20年的星際滑行，用大約一天的時間飛掠半人馬座α星進行各種觀測，如何把觀測結果發回地球？

在「宇宙1號」升空后不久，2006年2月，日本宇宙航空研究開發機構也發射了一個試驗性太陽帆。該機構計劃，在發射日本首顆紅外天文衛星「ASTRO-F」時，讓「M-5」火箭同時將一個邊長約10米、面積達75平方米的六邊形太陽帆捎上太空。根據傳回地面的數據，太陽帆在預定的時間開始嘗試展開，但只打開了三分之一就停止了。隨後，該機構宣布這次太陽帆展開實驗失敗。