一個探索宇宙的大膽想法

可憐，卑微的人類。

人類一直以為自己是宇宙的中心。這種想法自古就有，儘管目前人類對太空的理解取得了巨大的進步，但仍然存在很多知識盲點。

第一個盲點就是，我們才發現星際物體穿越太陽系。

2017年，科學家發現星際物體—奧陌陌，它對太陽系進行了短暫的訪問，然後離開太陽系進入宇宙其他空間。科學家認為它將穿越整個宇宙，進行一個永恆的旅行。

星際彗星2L/鮑裡索夫的發現。望遠鏡工程師同時也是業餘天文學家——熱納迪·鮑裡索夫在一次恆星聚集中發現了它，並以他的名字命名了這顆星際彗星。

鮑裡索夫住在烏克蘭克裡米亞天文臺附近的瑙奇尼，在那裡，他發現了C/2013 N4彗星。圖示是他的兩個望遠鏡。圖源：奧列格·布魯茲加洛夫

但很難對星際物體進行深入研究——它們來的快去的也快。特別是鮑裡索夫彗星，它以每秒32.2公裡(每秒20英裡)的速度向太陽系靠近，速度非常快。

那麼，可以發射宇宙飛船追尋星際訪客嗎?

「宇宙飛船的速度必須非常快，已有的推進技術還不夠應付這種場面」

麻省理工學院航空航天系教授——理察·利納雷斯一直在思考的問題。他想出了個辦法。

這個辦法就是——動態軌道彈弓。NASA已經介入他的研究，美國國家航空航天局創新先進概念(NIAC)已經選擇了利納雷斯的想法作為第一階段的資助對象。NIAC是為創新航天概念提供資金的機構，鼓勵有潛力的太空探索想法。

NIAC在空間科學界享有盛譽。他們資助了一些研究，比如由輕型核動力驅動的深空探測器，極端環境下的樣本返回系統，由直接核聚變驅動的冥王星軌道器和著陸器，以及其他幾十個項目。

在麻省理工學院發布的一份新聞稿中，利納雷斯說，觀測宇宙空間觀測系統的星際物體存在許多基本問題亟待解決。

首先，從地球上看，它們通常很小。太陽光線需要以某種方式照亮它們，這樣我們的望遠鏡才能探測到它們。

其次，是它們超快的速度。「它們的飛行速度極快，我們很難在它們遠離地球之前進行深度探測。」如何設計火箭推進技術，才能追上它們？

既然是這樣，那麼，利納雷斯的動態軌道彈弓是如何解決這些棘手的問題呢？

「這將是首次獲得其他類太陽系的組成數據。」

麻省理工學院地球、大氣和行星科學系的班傑明·韋斯認為這個想法是圍繞太陽帆展開的。太陽帆是一種基於恆星壓力或來自太陽的光子壓力的推進裝置。通過使用一種輕薄的反光材料來捕捉這些質子，就像帆船的帆捕捉風一樣，太空飛行器可以在太空中推進。比如行星協會的「光軌2號」宇宙飛船。但太陽帆有其局限性，它們在非常輕的宇宙飛船上非常有效。

不過，輕型太空飛行器只是利納雷斯概念的一部分。

利納瑞斯的構想是在我們太陽系的邊緣放置一組靜止的衛星，而且它們的質量面積比非常低。即使在我們太陽系的邊緣，也有足夠的陽光來推動太陽帆太空飛行器，只要帆足夠大，太空飛行器的質量足夠小。

這些衛星會一直守在原地直到發現有ISO入港，利納雷斯稱它們為靜態衛星。由於它們是靜止的，所以它們的初始狀態是零速，這是這個想法的巧妙之一。一份新聞稿表明，一旦太陽帆釋放能量，儲存的能量將利用太陽的力量，以自由落體的軌跡奔向ISO。

如果進展順利，太空飛行器就可以派出一顆納米衛星繞ISO軌道運行，並在其上放置傳感器。

主太空飛行器不需要減速，這將極大地複雜化任務。

利納雷斯說，飛行任務往往更容易，因為它們不需要放慢速度，只要飛過物體，並獲得儘可能多的圖片。跟蹤任務比較困難，因為你必須減速並與物體的速度相匹配。在星際物體周圍停留的時間越長，收集的數據就越多。所以跟蹤任務更有意義。

為了最好地覆蓋太陽系周圍，麻省理工學院助理教授理察·裡納雷斯設想了一個「靜區」星座，它們相互溝通並協同工作，只有在最佳位置激活靜區才能成功飛越或與星際物體會合。星群中的其他國家可以繼續等待下一個ISO的出現。圖片來源:理察·利納雷斯，麻省理工學院。

利納雷斯並不是這個概念背後的唯一一人。還有其他三個研究團隊也參與了，包括噴氣推進實驗室的達蒙·蘭道。這個團隊花了9個月的時間來研究他們的概念。他們需要理解這是否真的可行並充實概念。

無論這個概念是否能夠實現，但研究和近距離觀測ISO的科學價值是毫無疑問的。

來自麻省理工學院地球、大氣和行星科學系的團隊成員班傑明·韋斯說，近距離研究星際物體可能會徹底改變我們對行星形成和進化的理解，進一步了解物體在太陽系之間的移動速度有多快，有多普遍，這同時也將促進生命在星際間轉移的可行性分析。

光帆2號飛船展開太陽帆的插圖。光帆2號可能是最著名的太陽帆太空飛行器。圖片來源:Josh Spradling /行星協會

NIAC已經批准了進行第一階段的概念測試，利納雷斯和其團隊將有為期9個月時間去研究以確定可行性。如果進展順利，NIAC會批准項目第二階段，然後是第三階段的研究。這將給團隊更多的時間來開發這個概念。

NIAC如何選擇資助項目不是一件容易的事。有些想法一開始可能聽起來很荒謬，資助與否該如何抉擇。設想，NIAC會資助阿波羅登月計劃嗎?這是一個有趣的假設思維實驗。

如果可以獲得NIAC資助，那當然非常榮幸且光榮,但同時也非常困難。申請對象必須擁有一個足夠創新又有可實行意義的想法,聽起來就像科幻小說實實在在檢驗真實物理,航空航天和麻省理工學院工程系統的教授奧利維爾德如是說。利納雷斯教授和他的同事們已經完美地做到了這一點，這一概念將使ISO研究以一種前所未有的方式進行，本質上平衡了我們從太陽獲得的兩種主要物質:重力和輻射。

科學家已經對奧陌陌和鮑裡索夫彗星進行了一些研究，但留給他們的時間不多了。

有兩名科學家發表的一篇關於奧陌陌的論文表明，奧陌陌是在其母體被潮汐碎片撕裂後被噴射出來的。

另一篇論文表明2L/鮑裡索夫彗星是在一個非常寒冷的環境中形成的，鮑裡索夫彗星所含的一氧化碳比我們太陽系的彗星多得多。

哈勃望遠鏡2019年10月拍攝的2I/鮑裡索夫彗星。圖片來源:NASA、ESA和D. Jewitt (UCLA)

但這些只是對星際物體本質的可能性猜測。

我們在研究星際物體時處於劣勢，它們來的快去的也快。如果利納雷斯和他的團隊能夠開發出一種研究它們的方法，那麼我們沒有理由不去嘗試。

如果我們能利用現有的技術更好地了解這些外來物體，我們就能更多地了解其他類太陽系。

最終，我們會更多地了解宇宙，不會再覺得自己才是宇宙的中心。

作者: universetoday

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