发射卫星静候星际天体?守株待“星”也非易事

2017年10月,太阳系的第一个星际天体“AoMomo”闯入人们的视线。徘徊2个月后 ,它逃离了太阳系 ,飞入了宇宙深处 。在2018年12月,太阳系迎来了第二个星际天体“鲍里索夫”(Borisov),不久前据报道 ,这个“外来客”可能正在瓦解。

一次又一次地失去“亲密接触”的机会,使人们感到无助和遗憾。毕竟,这样的机会很少。

最近,在麻省理工学院的一项研究中,研究人员提议使用太阳能“弹弓”技术拦截星际物体 。这项研究可能提供密切观察星际物体的可能性。

尽管人类只发现了两个星际物体,但科学家们认为,这种“访问”每年将在太阳系中出现十次以上 。

观察地球上的星际物体难吗?仅依靠现有技术确实很困难 。

首先 ,星际物体的尺寸非常小,例如“Omomo”,其直径仅为160米;其次,星际物体的速度非常快 ,“Omomo”以每秒26公里的速度冲入太阳系 ,“Borisov”以每秒32.2公里的速度进入,很难以最好的速度赶上它们在一定时间内只能通过现有技术进行观察 。

也许,将卫星发射到星际物体中可以带来希望,使人们可以近距离观察。

麻省理工学院航空与航天系的助理教授利纳雷斯(Linares)提出 ,可以使用“动态轨道弹弓”和星际物体代替传统的太空飞行任务。之所以将其称为“弹弓”,是因为根据该假设,卫星 ,星际物体和太阳的轨迹将形成类似于弹弓的形状 。

利纳雷斯的计划是发射一组静态卫星,使其从地球轨道移动到太阳系的边缘轨道。当到达太阳系的边缘时,卫星依靠太阳帆来平衡太阳风的压力和太阳的引力 ,并保持相对静止的状态,等待“外界”的到来 。

根据这个假设,一旦星际物体出现,在适当的时候,卫星将收回太阳帆并朝太阳落下 。在秋天期间 ,卫星将变得非常快。当遇到星际物体时 ,卫星将变慢以匹配物体的速度。在这段短暂的相交时间内 ,人造卫星可以在距天体最近的距离内拍摄特写照片 。

如果``动态轨道弹弓''的想法成为现实,那么近距离卫星拍摄的照片可以为科学家研究星际物体提供坚实的基础。

但是 ,中国科学院紫金山天文台的研究员季江辉认为 ,研究人员提出的太阳系边缘的概念是模棱两可的 :“他们并没有确切定义太阳系边缘在哪里。实际上 ,科学界尚未对太阳系边缘做出明确的结论一般天文学家人们认为,奥尔特云是太阳系的边缘,有人称太阳风与太阳系相互作用形成的边界区域。星际介质距离太阳80-150天文单位(一个天文单位约为1.496亿公里),是太阳系的边缘 。”

2016年,霍金提出了“相机项目”,旨在建造一艘轻帆动力芯片飞船,探索离太阳系最近的恒星系统-ProximaCentauri。在2019年 ,由英国牵头并参与22个国家建设的“彗星拦截器”探测器项目将把探测器送入距地球150万公里的轨道 ,并于2028年“等待彗星”。中国科学院空间科学试验项目中也提出了类似的概念,以探测星际物体或长周期彗星。

从这个角度来看 ,“幸运的轨道弹弓”并不是什么新鲜事物。

受电流检测能力的限制,太阳系的边缘在我们看来似乎太遥远了。操纵地球上的卫星以跟踪星际物体,有许多问题值得讨论 。

太阳光束到达地球大约需要8分钟 。太阳到地球的平均距离是一个天文单位。假设卫星需要从地球到达100天文单位的位置 ,则信号传输大约需要13个小时。26小时 。“从发送信号到接收信号需要一天以上的时间,因此数据传输非常困难。”季江辉说。

错误成千上万,无限宇宙中的短暂延迟都会对预期结果产生巨大影响 。

另一个问题是如何确定星际物体的位置 。纪江辉将天体的定位比作海上捕鱼:“星际天体可能会出现在太阳系的任何方向。我们不知道它何时何地到达。”

此外 ,诸如能源供应和大面积质量比的太阳帆的制造等技术问题将成为捕获星际物体的“障碍”。这些问题迫切需要科学家解决  。

尽管技术难题尚未克服,但纪江辉认为,此举对中国航天工业的发展具有借鉴和促进意义 :“中国科学家提出了太阳系边际探测计划,即我国的航天器将达到100天文到2049年 ,我们将在遥远的太阳系边缘进行探测 。制造类似的航天器将为我们在新材料 ,能源,太阳帆推进和长距离行星际通信方面的研究带来巨大的吸引力  。”

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