2028年发射，人类探测器或用26年追逐神秘星际访客

“天琴座”光帆探测器接近星际访客（想象）。i4is

2017年，神秘星际访客“奥陌陌”造访太阳系，随后以更快的速度调头离去。

“奥陌陌”给人们留下了太多的谜团。由于它被发现时已经在返回途中，有限的数据让天文学家对其性质感到困惑。即便是在“奥陌陌”离开人类视野五年后的今天，“奥陌陌”到底是什么，从何而来，至今仍不清楚。

要想解开谜团，最好的办法就是追上它，靠近它，观察它，研究它。这并不容易。但科学家们已经提出了想法，包括所谓的“天琴座计划”。

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

早在2017年，在“奥陌陌”被发现后不到两周，“星际研究计划，i4is”（InitiativeforInterstellarStudies,i4is）就提出了所谓的“天琴计划”，以研究如何利用现有的，或者近期可以实现的技术，将对“奥陌陌”进行严密的考察。

研究人员表示，在所有追逐“奥陌陌”的想法中，大部分都是基于所谓的“太阳奥伯斯机动”。

“ObersManeuver”本质上就是已经广泛应用于深空探测的“引力弹弓”。这种技术通常利用行星引力充当“弹弓”来提高飞行速度。而“太阳奥伯斯机动”利用的是太阳。

一个“太阳奥伯斯机动”可以分为三个步骤。首先，探测器从地球发射到离太阳最远的一点，也就是预设轨道上的远日点；然后探测器落回太阳的方向；当探测器到达离太阳最近的点，也就是近日点时，给探测器额外的推力，使其达到极快的飞行速度。研究人员表示，这是一种省油又高速的方案，非常适合追逐像“奥陌陌”这样穿过近日点后迅速离开的星际来客。但人类此前从未实施过“太阳引力弹弓”。

计划中需要考虑的另一个问题是如何抵御近日点太阳的暴热？与以往的探测器不同，飞往“奥陌陌”的探测器不应该考虑特定距离有多热，而是如何尽可能靠近太阳。

随着探测器与太阳的距离越来越近，它的热防护能力应该会越来越强。直到达到设计极限。

穿过日冕的“帕克太阳探测器”带有厚厚的隔热层。如果我们用薄薄的光帆来推进，那么追逐“奥陌陌”号的探测器如何在近日点附近保护自己，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，包括利用木星进行弹射。

利用木星弹射的方案被称为“木星Obers机动”。探测器从地球升空后，会先飞过金星，然后再飞过地球，最后利用木星的引力做最后的加速。

“木星奥伯斯机动”的优势在于探测器无需配备厚厚的隔热罩，所需的飞行距离和时间也大大缩短。所需的技术也很容易获得。

但这样一来，探测器的飞行速度会变慢，任务持续时间也会变长。

但考虑到一旦探测器靠近“奥陌陌”，两者的相对速度就变得很重要——速度太快，可用于探测的时间就会减少；这种劣势会变成优势。

被太阳加速的探测器速度可达每秒30公里，而被木星加速的探测器速度只有每秒18公里左右。

研究人员说，如果我们决定追赶奥陌陌，那么2028年将有一个发射窗口。如果光帆探测器能在2028年发射，那么理论上要赶上2054年的“奥陌陌”号需要26年。

光帆探测器阵列飞离太阳系（假想图）。AdrianMann

参考
天琴座计划：1I/'Oumuamua的任务没有太阳OberthManoeuvre
https://arxiv.org/abs/2201.04240