2017年10月,太陽係第一顆星際天體(ti) “奧陌陌”闖入人們(men) 的視線,轉悠了2個(ge) 月後,它便逃離太陽係飛向宇宙深處。2018年12月,太陽係迎來了第二顆星際天體(ti) ——“鮑裏索夫”(Borisov),不久前有報道稱這顆“天外來客”可能正在解體(ti) 。
一次又一次錯過“親(qin) 密接觸”的機會(hui) ,讓人既無奈又倍感惋惜,畢竟這樣的機會(hui) 千載難逢。
近日,在美國麻省理工學院的一項研究中,研究人員提出利用太陽“彈弓”技術攔截星際天體(ti) ,這項研究或為(wei) 實現近距離觀測星際天體(ti) 提供可能。
利用“彈弓”迎客
雖然人類目前發現的星際天體(ti) 隻有2顆,不過科學家認為(wei) 這種“拜訪”在太陽係內(nei) 每年都會(hui) 出現十幾次。
在地球上觀測星際天體(ti) 很難嗎?僅(jin) 憑現有技術確實很難。
首先,星際天體(ti) 的尺寸非常小,比如“奧陌陌”,它的直徑隻有160米;其次,星際天體(ti) 的飛行速度非常快,“奧陌陌”衝(chong) 進太陽係的速度在每秒26千米,“鮑裏索夫”則為(wei) 每秒32.2千米,想要在觀測的最佳時間段內(nei) 追上他們(men) ,僅(jin) 憑現有技術難度很大。
或許,向星際天體(ti) 發射衛星可以給近距離觀測帶來希望。
美國麻省理工學院航空航天係助理教授林納雷斯(Linares)提出,可以利用“動態軌道彈弓”與(yu) 星際天體(ti) 交匯,來替代傳(chuan) 統空間飛行任務。之所以被稱為(wei) “彈弓”,是因為(wei) 按照設想,衛星、星際天體(ti) 的運行軌跡和太陽會(hui) 形成類似彈弓的形態。
林納雷斯的計劃,是發射一組靜態衛星,從(cong) 地球軌道轉移到太陽係邊緣軌道。當到達太陽係邊緣時,衛星依靠太陽帆平衡太陽風的壓力和太陽的引力,保持相對靜止狀態,等待“天外來客”到訪。
按照設想,一旦星際天體(ti) 出現,在合適的時刻,衛星就收起太陽帆,朝著太陽墜落,墜落過程中衛星速度會(hui) 變得極快。與(yu) 星際天體(ti) 交匯時,衛星會(hui) 降速以匹配天體(ti) 速度。在這段短暫的交匯時間裏,衛星可以在最接近天體(ti) 的距離內(nei) ,抓拍到近距離照片。
如果“動態軌道彈弓”的設想變成現實,那麽(me) 衛星近距離拍攝到的照片就可以為(wei) 科學家研究星際天體(ti) 提供牢靠的基礎。
不過,中國科學院紫金山天文台研究員季江徽認為(wei) ,研究者提出的太陽係邊緣概念含糊:“他們(men) 沒有界定太陽係邊緣到底是什麽(me) 位置。事實上,科學界對太陽係邊緣還沒有一個(ge) 確切的定論。一般天文學家認為(wei) 奧爾特雲(yun) 是太陽係的邊緣。也有人將太陽風與(yu) 星際介質相互作用所形成的、距離太陽80—150個(ge) 天文單位(一個(ge) 天文單位約為(wei) 1.496億(yi) 千米)的邊界區域稱為(wei) 太陽係邊緣。”
2016年,霍金提出“攝星計劃”,旨在打造光帆動力晶片飛船,探索距離太陽係最近的恒星係統——半人馬座比鄰星。2019年,由英國領導、22國參與(yu) 建造的“彗星攔截者”探測器計劃,在2028年將探測器送入距離地球150萬(wan) 千米的軌道“守株待彗星”。中國科學院空間科學先導專(zhuan) 項中也布局了類似概念的預研項目,來探測星際天體(ti) 或長周期彗星。
這麽(me) 看,“運態軌道彈弓”也不是什麽(me) 新鮮事。
許多問題亟待解決(jue)
受限於(yu) 目前的探測能力,太陽係邊緣對於(yu) 我們(men) 來說似乎太過遙遠,在地球上操控衛星讓其追蹤星際天體(ti) ,有很多問題值得商討。
一束光線從(cong) 太陽出發到達地球需要大約8分鍾,太陽到地球的平均距離為(wei) 一個(ge) 天文單位,假設衛星要到達距離地球100個(ge) 天文單位的位置,信號傳(chuan) 遞大約需要13個(ge) 小時,一來一回就是26個(ge) 小時。“從(cong) 發出信號到接收信號,需要花費一天多時間,所以數據傳(chuan) 輸非常困難。”季江徽說。
失之毫厘謬以千裏,在無邊無際的宇宙中,哪怕是短暫延遲都會(hui) 對預期結果產(chan) 生巨大的影響。
還有一個(ge) 問題,就是如何確定星際天體(ti) 的位置。季江徽把天體(ti) 定位比喻成大海捕魚:“星際天體(ti) 可能在太陽係任何一個(ge) 方向現身,我們(men) 不知道它會(hui) 什麽(me) 時候來,會(hui) 在哪裏出現。”
除此之外,能源供應、打造麵積與(yu) 質量之比極大的太陽帆等技術問題都會(hui) 成為(wei) 捕捉星際天體(ti) 的“攔路虎”。這些問題亟待科學家解決(jue) 。
雖然技術問題尚未攻克,不過季江徽認為(wei) 此舉(ju) 對我國航天事業(ye) 發展具有借鑒和推動意義(yi) :“我國科學家提出了太陽係邊際探測計劃,也就是在2049年時我們(men) 國家的航天器要到達100個(ge) 天文單位以遠的太陽係邊際探測。打造類似的航天器,會(hui) 給我們(men) 在新材料、能源、太陽帆推進、遠距離行星際通信等方麵的研究帶來極大的牽引作用。”
關(guan) 注【深圳科普】微信公眾(zhong) 號,在對話框:
回複【最新活動】,了解近期科普活動
回複【科普行】,了解最新深圳科普行活動
回複【研學營】,了解最新科普研學營
回複【科普課堂】,了解最新科普課堂
回複【科普書(shu) 籍】,了解最新科普書(shu) 籍
回複【團體(ti) 定製】,了解最新團體(ti) 定製活動
回複【科普基地】,了解深圳科普基地詳情
回複【科學防控】,學習(xi) 疫情相關(guan) 科普星空体育官网入口网站

