MIT科學家提出利用太陽“彈弓”技術幫助航天器攔截星際天體
麻省理工學院(MIT)的一項研究提案概述了一種利用太陽“彈弓”技術攔截Oumuamua等星際天體的新方法。通過使用太陽帆將深空探測器定位在太陽系邊緣,其想法是利用太陽的引力來加速航天器,使其與星際天體交會對接。
當2017年Oumuamua經過時,這是一個真正的歷史性事件:這是天文學家首次探測到一個來自星際空間的天體進入太陽系。它以雙曲軌道飛行,在飛過內星係後返回外星系,一去不返。當它這樣做的時候,世界各地的天文台都在關注著這個天體,讓科學家們第一次近距離地瞥見了一個並不屬於我們太陽系的天體。
然而,他們有任何時間來計劃派遣飛船訪問Oumuamua。更糟糕的是,這樣的任務將面臨重大的技術挑戰。其中最重要的是,需要一個巨大的火箭,以達到超越天體所需的速度。
“從地球上觀測星際天體有很多基本的挑戰–它們通常非常小,以至於來自太陽的光需要以某種方式照亮它,我們的望遠鏡甚至要探測到它,”麻省理工學院航空與天文學系(AeroAstro)助理教授Linares Richard Linares說。”而且它們的飛行速度非常快,我們很難在它消失之前的這個小小的機會之窗裡,從地球上發射一次任務。我們必須快速到達那裡,而目前的推進技術是一個限制因素。”
Linares公司開發了一種替代傳統空間飛行任務的概念,其形式為”與星際天體交會對接的動態軌道彈弓”。被選為美國宇航局創新先進概念(NIAC)計劃中的第一階段研究,其想法不是將航天器置於圍繞太陽的軌道上,而是恰恰相反。
當發射深空任務時,實際發生的是火箭將航天器從地球軌道轉移到另一個軌道上。這需要大量的能量,需要精確的時間和計算,以確保探測器和目標在同一時間到達同一地點。
Linares提出的是發射”靜態衛星”,一旦從地球上發射,這些衛星將利用經過精心計算的質量與面積比的太陽帆,移動到太陽系的邊緣,並在一個巨大的圓圈內定位。而這些不會繞著太陽運行。相反,太陽帆會將航天器的速度降低到零。然後太陽帆就會像風箏一樣,平衡太陽風的壓力和太陽的引力,讓它懸停在一個地方。
這個想法是說,靜態衛星在外側的軌道上等待。如果發現了一顆星際天體,在一個計算好的時刻,被選中的衛星會捲起帆,向著太陽墜落,在飛行過程中,它的速度會變得非常快。然後它將進入一個彈弓式的軌跡,使它能夠超越並與星際天體交會。然後,靜態衛星將部署一個立方體衛星,在星際天體軌道上無限期地運行。
“近距離研究一個星際天體,將徹底改變我們對行星形成和演化的理解,”地球、大氣和行星科學系行星科學教授本Benjamin Weiss說,他正在與Linares和麻省理工學院的其他教師一起開發這個概念。“這是第一次,我們可以獲得對其他太陽系的大體成分的敏感測量。我們還可以了解到天體在太陽系之間的轉運速度和普遍性,這將告訴我們星際生命轉移的可行性。”
根據麻省理工學院的說法,Linares和其他研究人員將在接下來的9個月內研究這一概念的可行性、性能以及潛在的任務會是什麼樣子。