2020年是火星探索的大年。这一年,全球共有三个国家发射了火星探测器,其中就包括我国的天问一号。
大家之所以选择在今年探索火星,是因为受限于人类航天技术,发射必须在狭窄的窗口期进行,以节省燃料和时间。对于火星,这个窗口每26个月才打开一次。因此,去年来不及发射火星探测器的国家或机构,只能等到两年后的2022年9月。
天体离太阳越近,探测窗口期越短。相反,越远的太阳系天体,窗口期越长。那么,对于距离最远的太阳系天体来说,这个窗口期有多长呢?
迄今为止,人类发现的太阳系中距离最远的自然天体是一颗小行星,编号90377,英文名Sedna,中文译名塞德娜。这颗小行星于2003年被发现,是跨海王星天体之一。根据目前的观测,塞德娜的直径为995±80公里,与太阳系最小的矮行星谷神星大小相当。因此,塞德娜也被认为是矮行星的人选之一。
塞德娜有多远?据天文学家观测,即使在近日点,它与太阳的距离也是76.36个天文单位(1个天文单位为1个日地距离,约1.5亿公里),约为114亿公里。遥远的行星——海王星的2.5倍!塞德娜的轨道偏心率非常高,也就是说它的远日点非常非常远,达到了937个天文单位,也就是大约1400亿公里!
因为距离太远,塞德娜的革命周期也长得惊人,达到了11390年!也就是说,上一次塞德娜搬到这个位置,猛犸象还没有灭绝,人类还没有开垦土地……别说一辈子,按照人类现在的寿命,连如果他们活了100条命,他们连一个人都活不下来。革命时期。
不过,我们这一代人是多么的幸运,赶上了这个万年一遇的盛会,因为塞德娜即将到达近日点!2003年
被发现时,塞德娜距离地球只有100个天文单位左右。目前,它离我们不到90个天文单位。根据天文学家的计算,它将在2076年到达近日点,这不仅是人类用望远镜观测的绝佳机会,也是发射探测器进行探索的唯一机会。一旦错过,就得再等一万年……
目前,世界上还没有任何国家制定探测塞德娜的太空任务,但天文学家提出了这个设想。他们还表示:真要抓住这个难得的机会,真的要尽快,因为时间真的太短了!
虽然塞德娜会在2076年到达近日点,但这并不意味着我们可以等到50年后再发射探测器。为了更好的节省精力和时间,我们需要把握塞德娜的检测窗口期,这个窗口期离我们很近,也不会太长,也就是2029年到2034年之间。
也就是说,如果我们真的想抓住机会探测它,那么留给人类准备的时间,最多也就十二年!
即使是在空窗期用最短距离检测塞德娜也不是一件容易的事。迄今为止,只有少数人类探测器到达过如此遥远的位置,那就是1970年代的两艘航海者号探测器和两艘先驱者号探测器(这两个已经失去联系,只是理论上到达了这个位置),它们都花了几十年的时间飞这么远。
想要探查到塞德娜,一定要规划好飞行路线。
俄罗斯科学院空间研究所VladislavZubko及其团队经过研究指出:如果探测器在2029年发射,它不会直接飞向塞德娜,而是会先向相反的方向飞行而来到一个更靠近太阳的地方,可以借助金星加速,然后在绕回来的时候可以被地球加速,再借助木星的引力弹弓效应,可以到达塞德娜最早于24.48年。
最快的不一定是最好的。为了达到最快的速度,飞船在飞过木星时必须离木星更近一些。这将导致航天器的一些科学载荷受到木星磁场的辐射,从而缩短其寿命。为了保证研究的时长,天文学家认为离木星远一点,航行时间30年是最好的选择。
如果航行时间为30年,2034年发射。这样的话,探测器飞掠木星时距离气态巨行星约60万公里,远大于之前的4.2万公里计划,可以更好地保护探头。
而且,飞得慢一点还有一个好处,那就是飞船飞过塞德娜身边的时候速度不会太快,从而获得更长的观察时间。据研究人员推测,按照这个计划,探测器到达塞德娜时的相对速度约为每秒13.70公里,这与2015年新视野号探测器飞掠冥王星时的速度差不多。
此外,团队还计算了其他年份发射探测器的可行性。除了2031年,其他发射时间如2033年甚至最远2045年,都远不如前两个计划。
我们知道,按照目前的理论,太阳系的最内部有八颗行星,其中海王星是最外层的。海王星以外的区域称为柯伊伯带,是大量小天体的家园,天文学家已经发现了其中的许多小天体。柯伊伯带之外是太阳系最外层的结构,即奥尔特云。
因为距离太远,到目前为止,天文学家还没有真正观测到奥尔特云及其天体,还停留在理论层面。Yao的远日点距离如此之远,以至于它是唯一被认为可能是奥尔特云天体的小行星。因此,它的研究价值非常高,也是我们认识奥尔特云的关键,它的探测对天文学家来说非常有吸引力。
如果真能去探查塞德娜,那么无论是自然、环境、出身等等,特云都需要知道的更多。这些问题不仅困扰着天文学家,也是众多天文爱好者最关心的问题。
然而,世界上没有任何团队真的想进行这样的检测。考虑到这样的机会一万多年才出现一次,相信天文学家会慎重考虑,提高其优先级。不过话说回来,考虑到探测器的复杂研制和建造过程,如果真的要探测到塞德娜,天文学家们确实需要抓紧时间。
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