MIT科学家提出利用太阳“弹弓”技术帮助航天器拦截星际天体

麻省理工学院(MIT)的一项研究提案概述了一种利用太阳“弹弓”技术拦截Oumuamua等星际天体的新方法。通过使用太阳帆将深空探测器定位在太阳系边缘,其想法是利用太阳的引力来加速航天器,使其与星际天体交会对接。

MIT科学家提出利用太阳“弹弓”技术帮助航天器拦截星际天体

当2017年Oumuamua经过时,这是一个真正的历史性事件:这是天文学家首次探测到一个来自星际空间的天体进入太阳系。它以双曲轨道飞行,在飞过内星系后返回外星系,一去不返。当它这样做的时候,世界各地的天文台都在关注着这个天体,让科学家们第一次近距离地瞥见了一个并不属于我们太阳系的天体。

然而,他们有任何时间来计划派遣飞船访问Oumuamua。更糟糕的是,这样的任务将面临重大的技术挑战。其中最重要的是,需要一个巨大的火箭,以达到超越天体所需的速度。

“从地球上观测星际天体有很多基本的挑战–它们通常非常小,以至于来自太阳的光需要以某种方式照亮它,我们的望远镜甚至要探测到它,”麻省理工学院航空与天文学系(AeroAstro)助理教授Linares Richard Linares说。”而且它们的飞行速度非常快,我们很难在它消失之前的这个小小的机会之窗里,从地球上发射一次任务。我们必须快速到达那里,而目前的推进技术是一个限制因素。”

Linares公司开发了一种替代传统空间飞行任务的概念,其形式为 “与星际天体交会对接的动态轨道弹弓”。被选为美国宇航局创新先进概念(NIAC)计划中的第一阶段研究,其想法不是将航天器置于围绕太阳的轨道上,而是恰恰相反。

当发射深空任务时,实际发生的是火箭将航天器从地球轨道转移到另一个轨道上。这需要大量的能量,需要精确的时间和计算,以确保探测器和目标在同一时间到达同一地点。

Linares提出的是发射 “静态卫星”,一旦从地球上发射,这些卫星将利用经过精心计算的质量与面积比的太阳帆,移动到太阳系的边缘,并在一个巨大的圆圈内定位。而这些不会绕着太阳运行。相反,太阳帆会将航天器的速度降低到零。然后太阳帆就会像风筝一样,平衡太阳风的压力和太阳的引力,让它悬停在一个地方。

这个想法是说,静态卫星在外侧的轨道上等待。如果发现了一颗星际天体,在一个计算好的时刻,被选中的卫星会卷起帆,向着太阳坠落,在飞行过程中,它的速度会变得非常快。然后它将进入一个弹弓式的轨迹,使它能够超越并与星际天体交会。然后,静态卫星将部署一个立方体卫星,在星际天体轨道上无限期地运行。

“近距离研究一个星际天体,将彻底改变我们对行星形成和演化的理解,”地球、大气和行星科学系行星科学教授本Benjamin Weiss说,他正在与Linares和麻省理工学院的其他教师一起开发这个概念。“这是第一次,我们可以获得对其他太阳系的大体成分的敏感测量。我们还可以了解到天体在太阳系之间的转运速度和普遍性,这将告诉我们星际生命转移的可行性。”

根据麻省理工学院的说法,Linares和其他研究人员将在接下来的9个月内研究这一概念的可行性、性能以及潜在的任务会是什么样子。(来源:cnbeta)

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