复旦大学Bambi论文提出用激光推进光帆送克级探测器飞越最近黑洞，整个任务将跨越80至100年。
黑洞同时代表着宇宙中最极端的物理环境和最高精度的广义相对论检验台，我们得以在小型天体上完全不可企及的尺度上测试爱因斯坦的理论。但一个严峻的现实是，我们对黑洞的远程观测手段正逼近其物理极限。正因如此，多年来已有不少学者提出了将探测器真正发送到黑洞附近进行抵近观测的构想。其中声音最为响亮且持之以恒的推动者之一，是复旦大学的理论物理学家Cosimo Bambi，他最近在arXiv预印本上发表了一篇系统论文，详述了向最近黑洞发射一颗克级探测器的全部所需条件。
令人遗憾的是，我们至今尚不知道任何一个可以被称为"邻近"的黑洞。目前确认的距离最近的黑洞是Gaia BH1，位于蛇夫座方向上约1560光年之外。而它之所以能被我们发现，唯一的原因在于它对一颗伴星施加了微弱的引力拖曳。按照Bambi论文中的估算，整个银河系内部大概潜伏着约1亿个恒星级质量的黑洞。然而其中高达92%的黑洞是孤立的，不存在任何伴星去照亮它们，因此它们在电磁波谱上几乎是完全隐形的。按空间密度反推，论文指出大约每1500立方秒差距所对应的空间体积中就应当平均分布着一个恒星级黑洞，这给出了一条极致诱人的统计推论：在距离我们仅仅20到25光年的位置，很可能就静默地飘浮着一个尚未被探测到的单黑洞。在这个距离上，它对太阳系不会构成任何威胁，但它却向我们递出了一张罕见的入场券：我们有可能在一个人类自然寿命所允许的时间跨度内把一枚特制探测器送到它的身边。
火箭的传统化学推进方案在这里可以直接排除，由于"火箭方程暴政"的统治，哪怕只是飞完区区几光年的距离，也需要动辄数千年的时间。在当前理论框架内，唯一具备可行性的方案是激光推进的太阳帆。Bambi在论文中勾勒了这样一个系统架构：一枚仅重1克的微芯片，内部集成着导航、科学载荷和通信三大子系统；连接于它的是面积为10平方米的一面介电超材料光帆；在地球端的驱动源，是一台巨型天基激光器阵列，其任务是在短短的17分钟之内将整个组合体从静止加速到光速的三分之一。以这个速度推向目标，飞越20至25光年的旅程需要60到70年。且抵达时系统已无任何减速机制，探测器只能以高速飞掠模式穿行于黑洞的引力场中，在极其有限的窗口期内榨取尽可能多的数据，随后再把这些复杂数据发回地球，这趟回传的电波在太空中又将走另一个20到25年。将全部区间叠加在一起，这项使命的总周期将横跨80到100个地球年，在时间尺度上几乎注定会活过当初为之设计和奠基的所有工程师和科学家的自然生命。
我们必须坦率地承认：目前我们尚不具备实施这项任务的任何一项核心技术。一枚能够在星际速度下承受数十年的严苛宇宙环境、并在20光年的回传距离上依然能够送回连贯科学数据的1克级芯片不存在。一台能够持续输出相当于将克级载荷猛推到三分之一光速所需推力的天基激光器也不存在。甚至连任务轨道计算所必需的一枚可瞄准的最近距离黑洞都还没有被天文学确认。我们最接近实际尝试的一次机会，"突破摄星"计划，已经在2025年9月正式宣布终止。但Bambi仍然保持着清醒的乐观：以上所有挑战在物理原则上没有一项是原则上不可逾越的，只需求更优秀的工程方案。面向这颗恒星际纳米探测器的科学仪器、通信方案和系统总体设计三个方向，已经有若干工作组在组建，正在筹备计划于2027年夏天召开的第一届国际专题研讨会。
原文：https://phys.org/news/2026-07-spacecraft-black-hole.html