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2028年升空，人类探测器或将用26年时间追赶神秘的星际来客

要想解开谜团，最好的方法是追上它，靠近它，观察它，研究它。

“天琴”光帆探测器接近星际来客（想像图）。i4is

2017年，神秘的星际来客“奥陌陌”到太阳系逛了一圈，然后调头加速离开了。

“奥陌陌”给人们留下了太多的谜。由于发现时已经踏上返程，有限的数据让天文学家对它的本质百思不得其解。即使是在“奥陌陌”已经离开人类视野5年后的今天，“奥陌陌”究竟是什么，来自何方，依然没有定论。

想要解开谜团，最好的方法是追上它，靠近它，观察它，研究它。这并不容易。但已经有科学家提出了设想，其中包括所谓的“天琴计划”。

“天琴计划”旨在利用先进的推进技术，比如热核推进，尤其是光帆技术，与“奥陌陌”这样的星际天体相会。

早在2017年“奥陌陌”被发现不到两周后，“星际研究促进会”（Initiative for Interstellar Studies, i4is）就提出了所谓的“天琴计划”，研究如何使用已有，或近期可实现的技术，对“奥陌陌”进行近距离考察。

研究人员表示，在所有追赶“奥陌陌”的设想中，大部分是基于所谓“太阳欧伯斯机动”提出的。

“欧伯斯机动”本质上就是已在深空探测中广泛应用的“引力弹弓”。这种技术通常会利用行星的引力充当“弹弓”，来提高飞行速度。而“太阳欧伯斯机动”利用的是太阳。

一次“太阳欧伯斯机动”可以分为三个步骤。首先从地球将探测器发射到一个距离太阳最远的点，也就是预设轨道上的远日点；然后探测器向太阳的方向落回；当探测器到达距离太阳的最近点，也就是近日点的时候，给探测器施以额外的推力，使其达到很快的飞行速度。

研究人员表示，这是一种节省燃料，且能够获得高飞行速度的方案，非常适合追赶像“奥陌陌”这样通过近日点后迅速远离的星际来客。但人类从前从未实施过“太阳引力弹弓”。

计划中另一个需要考虑的问题是，如何在近日点抵御太阳狂暴的热？

和以往的探测器不同，飞向“奥陌陌”的探测器要考虑的不是在一个特定的距离上有多热，而是如何尽可能近地靠近太阳。

随着探测器和太阳的距离越来越近，其热防护能力应当越来越强。直到达到设计的极限。

穿越日冕的“帕克太阳探测器”携带有一个厚重的热防护盾。假如我们使用轻薄的光帆推进，那么追赶“奥陌陌”的探测器在近日点附近该如何自保，将是一个非常棘手的问题。

为此，研究人员设想了一些替代方案，其中包括利用木星来进行弹射。

利用木星弹射的方案被称为“木星欧伯斯机动”。探测器从地球升空后，会先掠过金星，然后再次掠过地球，最后利用木星的引力进行最终加速。

“木星欧伯斯机动”的好处在于，探测器无需装备厚重的热防护盾，飞行距离和所需时间也大大缩短。所需技术也是现成的。

但是这样探测器的飞行速度会比较慢，任务的持续时间也比较长。

但是考虑到一旦探测器接近“奥陌陌”，两者之间的相对速度会变得重要——如果速度太快，可供探测的时间就会较少；这种劣势反而会变成优势。

利用太阳进行加速的探测器飞行速度可以达到每秒30千米，而利用木星进行加速的探测器飞行速度大约只有每秒18千米。

研究人员称，如果我们决定追赶“奥陌陌”，那么2028年将有一个发射窗口。如果一枚光帆探测器能在2028年升空，那么理论上它可以用26年时间，在2054年追上“奥陌陌”。

光帆探测器阵列飞离太阳系（想像图）。Adrian Mann

参考
Project Lyra: A Mission to 1I/‘Oumuamua without Solar Oberth Manoeuvre
https://arxiv.org/abs/2201.04240