加州理工学院突破性研究：激光推进光帆迈向星际探险新时代

科幻概念跃升为现实的激光推进光帆技术，正逐步展现惊人潜力。近期加州理工学院（California Institute of Technology，Caltech）团队于光帆设计与机制测试取得重大进展，为未来发射超高速、星际航行的微型探测器铺路。

自2016年史蒂芬‧霍金（Stephen Hawking）和企业家尤里‧米尔纳（Yuri Milner）率先提出“Breakthrough Starshot”计划后，用激光驱动、超轻薄材料制成的光帆便成为推动人类涉足太空的技术突破。霍金及米尔纳想利用强大激光推力让微型探测器以接近光速的速度飞向离地球最近的恒星系比邻星（Alpha Centauri），现在Caltech团队用先进实验设备和纳米技术逐步实现这宏伟蓝图。

Harry Atwater教授带领下，团队对超薄材料在外界辐射压力下反应精细测量。特定微型“光帆”由50纳米厚氮化硅薄膜构成，尺寸仅约40×40微米，四角以同样材料制成的微型弹簧连接，犹如微型蹦床（下图）。团队用电子束微影在Kavli纳米科学研究所完成薄膜制作，并在真空腔以可见光波段的氩激光实验。

为精确捕捉极微小作用力，研究员构建一套共轨干涉仪系统。这种创新技术能有效消除环境噪音，精确测量光帆上下细微位移（达皮米级），并算出激光辐射压力对光帆的力学变化。当光杆以不同角度照射光帆，结果为边缘散射效应导致部分激光能量偏离预定方向，实际推动力较正面照射时降低。

实验不仅成功测出光推力（力量达femtonewton级），还首创将设备同时当成功率计，直接测量激光功率。团队指出，将来会应用纳米科学和超材料技术，设计能自调整功能的光帆，使其受侧向或旋转力干扰时能自动恢复正确位置，以维持长距离飞行稳定性。

成果发表在《Nature Photonics》期刊，视为从理论探索迈向实际应用的重要里程碑。Caltech团队表示，此次实验有助解决光帆实际太空环境可能面临的热能、压力及定位问题，也为日后超高速、星际探测器推进系统设计提供关键参考。

若新技术逐步成熟，人类探索深空、仅限望远镜观测的星际世界，就不再只是梦想。从科幻走向现实，激光推进光帆稳扎稳打，打开全新太空探险篇章。

（首图来源：Breakthrough Starshot）