科學家突破星際旅行關鍵技術！革命性「光帆」設計問世

在人類探索星際的漫漫長路上，科學家們取得重大突破！由美國布朗大學與荷蘭臺夫特理工大學組成的國際團隊，成功開發出全新設計與製造方法，打造出超輕薄、超高反射率的「光帆」薄膜，這項技術可望大幅縮短星際旅行時間。

自1977年發射至今，NASA的航海家1號太空船已飛行超過150億英里，但這距離抵達離太陽最近的恆星——半人馬座α星——還不到1%的路程。若想實現星際旅行，現有推進系統需要數千年才能抵達鄰近恆星，而光帆技術有望將這段旅程縮短至10到20年。

這項發表在《自然通訊》期刊的研究，展示了一款60毫米見方、厚度僅200奈米（約人類頭髮直徑的1/500）的光帆薄膜。研究團隊在表面精心設計了數十億個奈米級孔洞，不僅減輕重量，更提升反射率，增加加速潛能。

「這項成果結合了布朗大學的理論研究與臺夫特理工的實驗技術，」共同領導研究的布朗大學工程學院副教授Miguel Bessa表示，「我們成功設計、製造並測試了目前已知最大長寬比的高反射率光帆。」

這項技術突破呼應了由企業家尤里·米爾納與已故物理學家史蒂芬·霍金發起的「突破攝星」計畫目標。該計畫旨在利用地面雷射推動數百個搭載微型太空船的光帆。研究團隊表示，這款新設計可輕鬆放大至公尺級規模，且成本可控。

團隊採用單層氮化矽作為材料基底，這種輕量高強度的材料非常適合光帆設計。關鍵在於如何最大化反射率同時最小化重量——反射率決定光壓大小，進而影響加速度；而材料越輕，所需推動力越小。

研究團隊運用最新開發的人工智慧最佳化方法，精心設計奈米孔洞的形狀與排列方式。臺夫特理工團隊則開發出創新的氣體蝕刻技術，能精準移除帆面下方的材料。「這些技術在臺夫特理工獨家開發，」共同領導人Richard Norte教授表示，「一旦帆面懸浮完成，其實相當堅固。」

研究人員指出，若使用傳統方法製造這種設計，不僅成本高昂，更可能耗時長達15年。但採用新技術後，製造過程僅需約1天，成本降低數千倍。最終成品的光帆擁有迄今最高的長寬比——公分級長度搭配奈米級厚度。

「我們在此應用的機器學習與最佳化技術具有廣泛適用性，」Bessa教授興奮地表示，「這只是個開始，我們可能即將解決許多長期無解的工程難題。」這項突破不僅為星際旅行帶來曙光，更將推動奈米工程技術的發展邊界。