三月的《自然·通讯》杂志封面上，印着一张布满数十亿纳米孔洞的彩色薄膜照片，旁边是很容易就被你看漏掉的小银色镀膜。这张厚度仅200纳米的薄膜，最近被代尔夫特理工大学和布朗大学团队称为"人类史上最薄的大尺度反光材料"——它不仅是未来光帆飞船的核心部件，更颠覆了传统纳米技术的制造逻辑。

图释：生产的纳米材料与 2016 年 Starshot 公告会上展示的最大光帆的比较。图片来源：Richard Norte

​光帆原理听着简单：用地面激光阵列照射太空中的超薄反光膜，靠光压推动探测器加速。但要让这个巴掌大的薄膜承受住激光的冲击，需要在上头精准打出数十亿个纳米级孔洞。过去这种结构需要15年制造，现在荷兰用新型气体蚀刻技术，把时间压缩到了24小时。

图释：前往半人马座阿尔法星的 lightsail 任务的 task 参数。图片来源：Nature Communications （2025）。DOI：
10.1038/s41467-025-57749-y

​"这就像在头发丝横截面上雕刻整部《战争与和平》"，项目负责人理查德·诺尔特教授打了个比方。他们开发的神经网络拓扑优化算法，能自动设计出兼顾强度与透光性的孔洞排布方案。这种将人工智能与纳米加工结合的新思路，让光帆面积能像硅片制造般无限扩展——理论上可以铺满七个足球场，厚度却保持在一毫米。

图释：反射率光谱验证。图片来源：Nature Communications （2025）。DOI：
10.1038/s41467-025-57749-y

​对比加州理工去年公布的微米级光帆原型，这项突破关键在于实现了"纳米精度与宏观尺度的共生"。就像用绣花针缝制降落伞，既要每个针脚精确到百万分之一米，又要保证整张伞面足够撑开。研究团队为此改造了半导体生产线，开发出能"吹"出纳米薄膜的特殊蚀刻气体，这项被诺尔特称为"德尔夫特秘方"的技术，让脆弱的光帆成品反而比制造过程中更坚固。

在突破摄星计划的蓝图中，这种光帆将推动邮票大小的探测器达到五分之一光速，用二十年飞抵比邻星。但眼下更现实的，是下个月就要进行的厘米级推进实验——把薄膜悬在真空舱里，用激光推动它对抗地球重力移动几厘米。听起来微不足道，但这距离已是现有激光推进纪录的百亿倍。

当科学家能随意加速宏观物体时，广义相对论效应可能在桌面上就能观测。就像当年伽利略的斜面实验催生了经典力学，纳米光帆因为史无前例的速度而成为物理实验的新利器。

早点发射吧！

参考文献：

Lucas Norder et al, Pentagonal photonic crystal mirrors: scalable lightsails with enhanced acceleration via neural topology optimization, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-57749-y

科学剃刀，每日推送关于核聚变、理论物理、太空探索的最新动态，老铁！来个赞支持一下！