本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定代表《大眾科學》的觀點
忘掉星際迷航的企業號、太空堡壘卡拉狄加號、千年隼號和木星2號吧。很有可能，第一艘從我們的太陽系航行到鄰近恆星的宇宙飛船不會是大型閃亮的、由英雄宇航員指揮的飛船。這種老式的太空歌劇場景激發了一些偉大的科幻小說，但它忽略了星際旅行的根本挑戰：即使是離我們太陽最近的恆星——半人馬座阿爾法星系中的三顆恆星——也遠在25萬億英里之外。如果沒有曲速引擎或蟲洞來縮短旅程，到達那裡將需要很長很長的時間。
週二，俄羅斯億萬富翁和熱衷科學的慈善家尤里·米爾納在紐約市舉行了一次新聞釋出會，提出了一種更現實的星際旅行策略，該策略利用了艾薩克·牛頓的第二運動定律。你可能還記得高中物理學的這個公式：力等於質量乘以加速度。一艘宇宙飛船需要加速到大約光速的百分之二十才能在二十年內到達半人馬座阿爾法星。推動典型的NASA探測器達到如此高的速度超出了任何可預見的技術能力。宇宙飛船的質量太大了。但是，如果宇宙飛船可以放在你的手掌中並且像一分錢一樣輕，那麼任務就會容易得多。
輕型星際探測器的概念並不新鮮；事實上，我為《大眾科學》編輯了一篇關於這個想法的故事在1999年，最近我寫了一部關於它的科幻小說。但在過去的15年中，微電子技術的快速發展使得將宇宙飛船的所有基本元件——無線電、攝像頭、電源等等——打包到一個重量不到一克的晶片中成為可能。（米爾納稱之為“星晶片”。）最重要的是，這種微小的飛船不需要攜帶笨重的推進系統或大量的燃料；相反，它可以連線到超薄光帆上，並由強大的雷射束推進。
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根據米爾納的計劃，數千個排列在地球表面上的雷射器將以精確的同步方式發射，以便它們的輸出可以合併成一束以1000億瓦的功率穿過大氣層向上射擊的單光束。光束將聚焦於先前發射到軌道上的星晶片的光帆。如果光帆反射雷射而不是吸收它，那麼所有碰撞光子傳遞的力可以迅速將光帆加速到光速的百分之二十，在短短兩分鐘內將宇宙飛船推進數十萬英里。在那之後，飛船將離地球很遠，以至於雷射束無法再推動飛船，但星晶片已經以每小時1.34億英里的速度駛向雷射瞄準的任何恆星系統。如果光帆和星晶片的製造成本足夠低廉，它們可以數百個地發射到軌道上，雷射陣列每天都可以加速一個新的星晶片飛向恆星。
米爾納在會議上宣佈，他將拿出他網際網路財富中的1億美元用於這項計劃的初步研究，他稱之為“突破攝星計劃”。（去年夏天，米爾納也投入了同樣鉅額的資金用於“突破聆聽”計劃，這是一項為期十年、尋找來自智慧外星人的訊號的努力。）他聚集了一批全明星陣容的科學家和太空愛好者，以表達他們對攝星計劃的支援，其中包括著名的物理學家斯蒂芬·霍金（他曾警告過聯絡外星人的危險）和弗里曼·戴森（自 1950 年代以來一直在研究星際旅行的提議）。攝星計劃的負責人是皮特·沃登，他曾擔任 NASA 艾姆斯研究中心的主任，並將負責將米爾納的資金授予參與該專案的科學家。
當然，技術挑戰是巨大的。研究人員必須學會如何在雷射穿過大氣層時保持雷射束的緊密聚焦。光帆和星晶片必須足夠堅固，以承受突然加速，這相當於 60,000 g 的力。但最大的問題可能是確保這些微小的宇宙飛船一旦最終到達目的地就能進行一些有用的探索。沒有辦法讓星晶片減速，因此宇宙飛船將在幾個小時內掠過其目標恆星系統。飛船或許能夠稍微調整其軌跡，但它沒有太多時間拍攝環繞恆星執行的行星、小行星和彗星。然後是將資料傳輸回地球的挑戰。
攝星計劃的最終成本肯定會達到數十億美元，這超出了米爾納的支付能力，這意味著該專案最終需要其他資金來源。但是，一旦研究人員開始設計光帆、星晶片和雷射陣列，NASA 和其他航天機構可能會發現該技術具有吸引力，因為它們可以將它用於行星際任務以及星際旅行。雷射推進的星晶片可以在數小時內到達火星，在數天內到達冥王星。而且，成群的微型宇宙飛船可以協同工作來探索我們的太陽系。
但是星際旅行需要的不僅僅是尖端研究和充足的資金。要到達恆星，我們需要重新思考太空探索的本質。例如：當星際探測器接近遙遠的恆星系統時，它將無法及時與地球上的任務控制人員進行通訊，因為訊號來回傳輸將需要數年時間。宇宙飛船在觀察恆星系統中的行星、小行星和彗星時必須自主工作。它必須自行決定在短暫的飛掠過程中探索的最佳目標，因此它將需要某種人工智慧系統。
這就是我對“突破攝星計劃”的看法：我們需要調整我們的探索策略，以適應星際空間的巨大距離。在可預見的未來，地球派往恆星的使者不會是人類。我們的銀河系探險家將是我們的機器和人工智慧。