突破性光帆技術：超薄AI最佳化設計，直指半人馬座α星

美國布朗大學與荷蘭臺夫特理工大學的最新合作，讓我們距離星際旅行又近了一步。研究團隊結合超薄高反射材料與AI最佳化的奈米級設計，開發出革命性的光帆技術。這項突破不僅成本更低、製造更快，更可能實現「突破攝星」計劃的目標——讓人類探測器在數十年內抵達鄰近恆星，而非耗時數千年。

自1977年發射以來，NASA的航海家1號已飛行超過150億英里。但這段驚人距離，卻還不到地球到最近恆星——半人馬座α星——距離的1%。要讓人類在有生之年抵達其他恆星，我們需要比現有技術快得多的推進系統。

光帆技術正是極具潛力的解決方案。這種超薄反射薄膜利用光壓推進，原理類似風力推動帆船。相較傳統推進系統，光帆能將星際旅行時間從數千年縮短至數十年。最新發表於《自然通訊》的研究中，團隊展示直徑60毫米、厚度僅200奈米（比人類頭髮細數千倍）的原型光帆。其表面佈滿數十億個奈米級孔洞，既能減輕重量又可提升反射率。

「這項成果結合布朗大學的理論研究與臺夫特理工的實驗技術，」共同主導研究的布朗大學工程學院副教授Miguel Bessa表示，「Richard Norte團隊的實驗突破證明，這項製造工藝不僅能擴充套件至星際旅行所需尺寸，更具成本效益。」

這項研究為「突破攝星計劃」邁出重要一步。該計劃由企業家尤里·米爾納與已故物理學家霍金發起，旨在利用地面雷射推動數百個搭載微晶片探測器的光帆。研究團隊採用單層氮化矽材料，透過AI最佳化的奈米孔洞設計，在提升反射率的同時減輕重量。

「我們開發的新型氣體蝕刻技術，能精準移除帆體下方材料，」臺夫特理工副教授Richard Norte說明，「這些在臺夫特獨家開發的技術，讓製造時間從傳統方法的15年縮短至1天，成本更降低數千倍。」

研究團隊相信，這項結合AI最佳化與奈米工程的光帆設計，不僅將改寫星際旅行可能性，更將突破奈米工程的極限。「我們開發的機器學習技術具有廣泛應用性，」Bessa教授強調，「這或許是解決長期工程難題的開端。」

本研究成果獲歐盟ERC與EARS計劃（101042855）及Limitless Space Institute I²補助金支援。