科学家计划于2035年发射探测器,利用太阳奥伯特效应实现极致加速,追赶正飞离太阳系的星际彗星3I/ATLAS,最快30年内可实现交会。

虽然星际彗星3I/ATLAS正在以每秒61公里的高速飞离太阳系,但科学家们并没有打算就此放弃。由 Adam Hibberd 领导的星际研究倡议组织团队提出了一项大胆计划,利用太阳作为引力弹弓,给探测器来一次前所未有的加速。

这项计划的核心被称为奥伯特效应,由科学家 Hermann Oberth 在1929年提出。简单来说,当航天器位于引力场最强处,即近日点点火时,能获得比在其他位置高得多的速度提升。为了追上3I/ATLAS,探测器需要在距离太阳中心仅3.2倍太阳半径的地方进行推进。

曾在 美国国家航空航天局 工作的空间倡议公司首席科学家 T. Marshall Eubanks 表示,虽然目前的航天任务普遍会利用这种效应,但从未有人尝试过在如此靠近太阳的地方进行大规模火箭喷射。如果成功,该探测器将成为人类历史上飞行速度最快的物体。

飞行路径听起来有些反直觉。探测器在2035年从地球出发后,要先飞向木星。这是为了利用木星的引力抵消掉探测器自带的地球公转速度,让它能够坠入太阳。如果不这样做,探测器会因为速度太快而无法贴近太阳,只能在较远的轨道上绕行。

极高的温度是最大的挑战。在预定的轨道上,探测器将进入日冕层。参考2023年帕克太阳探测器的经验,那里的温度高达1400摄氏度。Adam Hibberd 认为,可以借鉴 凯克空间研究所 的设计,在碳复合材料防热罩中加入气凝胶层,为探测器提供足够的保护。

这台重约500公斤的探测器将由数枚 Starship 运载火箭送入轨道。如果推进加速达到每秒8.36公里,探测器将在50年后抵达目标。如果能将加速提升到每秒10.36公里,追逐时间可缩短至30年。

尽管 欧洲空间局 的彗星拦截者任务预计在2029年前后启动,并可能在拉格朗日L2点守株待兔,但对于已经飞远的3I/ATLAS,太阳奥伯特操纵几乎是唯一的追赶手段。来自 卢森堡大学 的 Andreas Hein 认为,这种技术未来的用途极广。

如果我们能掌握这种近日加速技术,探索海王星之外的柯伊伯带天体将变得轻而易举。甚至对于传说中可能存在的第九行星,或者在550个天文单位外利用太阳引力透镜建立超级望远镜,这项技术都将是关键的钥匙。目前,3I/ATLAS仍在向深空疾驰,而人类距离踏入这片星际荒原或许只差一次勇敢的向日一跃。

本文译自 Live Science,由 BALI 编辑发布。