2017年神祕天體Oumuamua(奧陌陌)闖入太陽系,成為有史以來科學家發現的首位星際訪客。雖然絕大多數天文學家認為Oumuamua是一顆彗星,但關於這顆神祕天體真實身份的爭論可能永遠不會停止。當前的望遠鏡每5年才能發現一位星際闖入者,但到了本世紀20年代中期,強大的新望遠鏡每年可能發現10位星系訪客。科學家正在謀劃太空任務,希望派遣機器人探測器對未來的星際訪客進行勘測。

2017年晚些時候,神祕天體Oumuamua闖入太陽系

在事先沒有任何警告的情況下,神祕天體Oumuamua於2017年10月掠過地球,彼此相距大約1500萬英里(約合2415萬公里)。在天文學家發現這個雪茄形天體時,Oumuamua正以每小時11萬英里(約合每小時18萬公里)的速度逃離太陽系,相當於子彈出膛速度的75倍。

天文學家最初將它命名為「1I/2017 U1」,其中「I」代表星際,因為軌道分析結果表明它來自於另一個恆星系統。鑒於它是有史以來發現的造訪太陽系的第一個星際天體,天文學家決定給它起一個夏威夷語名字——Oumuamua(意為首位遠方信使)。

哈佛-史密森尼天體物理學中心的天文學家認為星際訪客Oumuamua可能是外星文明的一個巨型光帆

每年發現10位星際訪客

在Oumuamua告別太陽系過程中,多架地面望遠鏡和一架太空望遠鏡對它進行有限觀測。由於Oumuamua個頭太小,速度太快,發現的又太晚,科學家無法對其進行細緻研究。現在,它與地球的距離太遠,亮度也過於暗淡,無法用當前的技術進行詳細觀測。

北亞利桑那州大學天文學家、斯皮策太空望遠鏡Oumuamua觀測任務負責人大衛·特里林表示:「這是一顆一去不復返的天體。關於Oumuamua,我們掌握的數據並不多。」科學家可能永遠無法確定Oumuamua的真實身份。根據《天體物理學雜誌快報》公佈的一項研究,它是一顆長約820英尺(約合250米)的細長彗星。這是目前最靠譜的猜測,「外星飛船」則是最不靠譜的猜測。

星際訪客Oumuamua藝術概念圖,外形好似一根雪茄

發現並對Oumuamua進行研究的天文學家並沒有停止腳步,而是準備迎接下一位星際訪客的到來。2017年11月,特里林和其他幾位科學家發表研究論文指出,當前的望遠鏡每5年才能發現一位星際闖入者。但到了本世紀20年代中期,隨著更強大的新望遠鏡上線並開始搜尋危險小行星,我們每年都可能發現Oumuamua這樣的星際訪客。哈佛大學天文學家阿維·羅布指出,根據最樂觀的估計,每年最多可發現10位星際訪客。

歐洲南方天文臺天文學家、曾參與多項Oumuamua研究的奧利維爾·海納特此前接受「商業內幕」網站採訪時指出:「對這位星際訪客,我們感到非常喫驚。但下一位,我們已做好迎接準備。」

Oumuamua穿過太陽系時的軌跡。與此前發現的其它所有小行星和彗星不同,這顆星際天體不受太陽的引力束縛

據海納特透露,至少有兩支研究小組(一支在美國,一支在歐洲)正在謀劃一系列太空任務,希望能夠與未來的星際訪客進行親密接觸。他們的提議具有經濟可承受性,成本在5億美元左右。值得一提的是,美國宇航局的「發現計劃」將為預算不到5億美元的太空任務提供支持。

海納特表示:「去年10月份,我們就這一話題舉行研討會。最初,我們認為『這不可能做到』。但經過一週的不懈努力,我們意識到這並非不可能,只是難度較大。不可能是一回事,難度大則是另一回事。這裡的『難度』主要是指成本太高。」

如何「攔截」星際訪客?

2月21日,SpaceX獵鷹9型火箭發射升空

與星際天體進行親密接觸的最大挑戰在於各種不確定性——從哪兒來?長什麼樣以及與地球之間的距離?迄今為止,我們只掌握了Oumuamua這一位星際訪客的有限數據。為瞭解決這個問題,海納特建議讓一枚火箭待命,一旦下一位星際訪客出現便發射一艘體積較小的飛船(讓航程和靈活性實現最大化)。他說:「你必須讓一艘飛船在機庫待命,同時還要有一枚足夠大的火箭。」

然而,無論是SpaceX的獵鷹重型火箭、聯合發射聯盟的德爾塔IV型火箭、藍色起源的新格倫火箭還是宇航局的「太空發射系統」火箭,可能都不太實用或者不具有經濟可承受性。海納特指出:「另一個可選方案是讓飛船和上級火箭『停靠』在太空。一旦發現星際訪客,便發射飛船,奔赴目標。」

拉格朗日點圖解

最近的停靠點是低地球軌道,但拉格朗日點(地月間的引力平衡點)能夠讓飛船奔赴目標時擁有最大的靈活性。讓當前的任何上級火箭在太空停靠數月或者數年都可能是一種非常危險的做法,因為太空的真空環境極為惡劣,上級火箭將面臨高溫、低溫、太空碎片和太陽輻射的侵襲。多重摧殘下,上級火箭的電子原件和燃料系統可能罷工。宇航局已經為聯合發射聯盟和藍色起源提供資金,研製能夠在太空逗留數年的先進上級火箭。SpaceX也在研製耐用的行星際飛船——星際飛船,能夠長時間逗留深空。

藝術概念圖,突破攝星團隊研發的激光帆

能否在深空追上Oumuamua?

藉助當前以及不久後問世的航天技術,所有這些都將成為可能。20年後,突破攝星計劃可能提供一種速度更快、成本更低的解決方案。他們的想法是利用高能激光束驅動微型飛船,以20%光速的速度造訪另一個恆星系統。攝星計劃於2016年4月宣佈啟動,是羅布、霍金等科學家夢寐以求的一項計劃。俄羅斯億萬富翁尤里·米爾納為這項計劃提供資金。

作為突破攝星計劃的一項測試,未來將派遣機器人在深空追趕和研究Oumuamua。羅布在接受「商業內幕」網站採訪時指出:「如果我們能夠建造攝星計劃的基礎設施,追趕Oumuamua並非難事。即使速度只有光速的千分之一(攝星計劃目標速度的200分之一),也能讓一顆重1克的手機攝像頭在短短數月內追趕上Oumuamua。」

威廉·赫歇爾望遠鏡捕捉到的Oumuamua身影。這架望遠鏡口徑4.2米,座落於西班牙加那利羣島的拉帕爾馬島

這話說起來容易,做起來難。截至攝星計劃的納米飛船發射,Oumuamua已經非常暗淡,探測器必須靠的足夠近,才能拍到清晰照片。在以極高的速度飛行時,轉向也面臨很大挑戰。羅布說:「在我看來,耐心等待下一顆星際天體的出現纔是更合理的做法。如果發現一顆朝地球方向移動的星際天體,我們可以執行一項太空任務,飛掠甚至登陸這顆天體。」

海納特的提議依賴傳統的化學燃料火箭,對於攝星計劃這樣富有革新性的解決方案,他持歡迎態度。他說:「突破攝星是一項非常有趣的計劃,但問題是所需的激光技術還需很長時間才能做好準備。我希望這一天能夠早日到來。」

博科園-科學科普|文: 戴夫·莫什爾

轉自: 漫步宇宙/qqtaikong博科園-傳遞宇宙科學之美

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