原文 | MATT WILLIAMS
翻譯 | Linvo
2017年10月，星際訪問“奧陌陌”穿過了我們的太陽系，並留下了諸多謎題。它不僅是有史以來觀測到的第一個星際天體，而且天文學家們從它衝出太陽系時獲得的有限資料，也讓他們摸不著頭腦。即使是在這位星際訪客飛掠地球5年後的今天，科學家們仍然不能確定它的真相和起源。最後，要想從中得到一些真正的答案，唯一的方法就是——追上它。
有趣的是，現在已經有許多關於可以做到這一點的任務的提議擺在桌面上。以天琴座計劃(Project Lyra)為例，該計劃由星際研究所(i4is)提出，它將依靠先進的推進技術與星際物體(ISOs)會合並對其進行研究。根據他們的最新研究，如果他們的任務概念在2028年發射，並執行復雜的木星奧伯斯機動(JOM)，它將能夠在26年內趕上“奧陌陌”。
2017年10月30日，“奧陌陌”被發現後不到兩週，星際研究倡議組織(i4is)啟動了天琴座計劃(Project Lyra)。這項研究的目的是確定使用當前最新的技術與“奧陌陌”會合的任務是否可行。從那以後，i4is團隊進行了一些研究，考慮使用核熱推進(NTP)和一艘類似於“突破攝星”的鐳射帆船來追趕星際物體，“突破攝星”是一項星際任務概念，旨在在20年內到達半人馬座α星（譯者注：即比鄰星）。
正如他們在研究中所描述的那樣，之前提出的利用最新技術達到奧陌陌的大多數方法都需要“太陽奧伯斯機動方式”(SOM)。一個完美的例子是“Sundiver”，這是由馬克斯·普朗克天文研究所(MPIA)的研究員Coryn Bailer-Jones提出的。這個概念是一個光帆，依靠太陽的輻射壓力來獲得一個非常高的速度。
他說：“奧伯斯效應的原理是，當你相對於繞軌道執行的物體移動得足夠快時，即Sundiver的情況下，你就會得到助推。”“在你的軌道上，你離太陽越近，你就會越快。因此，為了利用奧伯斯效應，你需要儘可能地靠近太陽。”
SOM和其他奧伯斯類方式的核心是一項被稱為引力助推的技術，自20世紀70年代初以來，這項技術一直被用於探索太陽系。這項技術需要利用三個物體的引力，包括航天器、提供“助推”的第二物體(通常是一顆大行星)和控制航天器路徑的中心物體。
Adam Hibberd, i4is的研究員，是最近天琴座計劃研究的主要作者，在加入i4is之前，Hibberd是一個航天工程師，他開發了最佳星際軌道軟體(OITS)。當“奧陌陌”被探測到時，他決定使用OITS和這個ISO作為預定目的地。在瞭解了天琴座計劃後，他很快加入了他們的研究工作。
SOM依賴於三個離散的速度變化離開太陽系。這些包括:
1、在地球上，增加航天器遠日點的距離(遠日點)，
2、在遠日點，減速並接近太陽，
3、在近日點，航天器以最快的速度飛行以獲得額外的助推
西奧多·埃德爾鮑姆(Theodore Edelbaum)於1959年發現了這三種方式的情景，儘管SOM一詞似乎已經被沿用了下來。它是在太陽系外高速飛行的最佳燃料。當ISO已經經過近日點並迅速遠離太陽時，這正是捕捉ISO所需要的。”
然而，這個理論沒有考慮到木星。因此，作為一個輕微的修改，如果我們在第二步的幫助下，在反向木星引力的幫助下減速，那麼我們可以實現更少的燃料逃逸。這是因為SOM在產生高速方面非常有效，它已經被用於ISO的研究任務。”
為了尋找SOM的替代方案，希伯特和他的同事考慮走一條經過時間考驗的路線，該路線將結合木星強大的引力。他們這樣做的部分原因是太陽引力助推所帶來的固有挑戰。雖然這一演習在紙面上看起來很棒，但它以前從未執行過，因此技術就緒水平(TRL)評級較低。
星際探測器任務將是迄今為止到達最遠的任務，將超過旅行者號和新視野號探測器。
更重要的是，當光帆在第三步(3到10太陽半徑之間)到達近日點時，會發生多少熱量的問題。這些問題在美國宇航局最近的一項名為“星際探測:人類星際空間之旅”的太陽和空間物理概念研究中得到了解決。這項研究是為太陽和空間物理2023-2032年十年調查而進行的，其中包括星際探測器的概念。在附錄D2.2中寫道，該研究探討了太陽奧伯斯背景下的熱保護：
與之前的任務不同的是，在給定的太陽距離下，需要防護罩設計，而星際探測器的挑戰是看一艘航天器實際上能多接近太陽。隨著與太陽距離的減小，本影角增大，相對於航天器而言，遮陽罩的尺寸將顯著增大。
“因為初期設計工作不能包括整個設計的所有材料設計、製造和測試限制，所以基於設計的建議最終安全太陽距離似乎是不可能的。”
正如帕克太陽探測器所充分證明的那樣，要接近太陽，需要一個能承受極端熱量和輻射的隔熱罩。以帕克為例，它的防護罩直徑約為2.44米，重約72.5公斤。雖然與天琴座計劃的隔熱罩的大小和質量不一樣，但可以肯定的是，太陽隔熱罩會給光帆帶來很多額外的質量。
一群鐳射帆飛船離開太陽系
作為替代方案，Hibberd和他的團隊推薦木星奧伯斯機動方式(JOM)，它將從地球發射，然後繞金星和地球旋轉，進行深空執行(DSM)，再次透過地球旋轉，然後利用木星的引力獲得引力助推。這是由縮寫V-E-DSM-E-J，或更常用的V-E-E-GA -金星，地球，地球，引力助推。正如希伯德所指出的，與SOM相比，這種策略有幾個優勢，其中包括：
它不需要一個沉重的隔熱罩，也不需要：
A）從木星到太陽奧伯斯的額外旅行距離（約為5.2天文單位）
B）再回到木星軌道的額外旅行距離
這兩個(A)和(B)都需要SOM的時間，而木星奧伯斯機動方式不需要。
“JOM是一個發現，它是天琴座專案的關鍵所在，可以使用最先進的技術找到選擇，因為它本質上不需要任何以前沒有嘗試過的硬體或操作，不像SOM。然而，儘管由於不需要上述(A)和(B)項而節省了時間，但JOM產生的較低逃逸速度意味著任務持續時間必須更長。”
Hibberd和他的團隊發現的另一個優勢是航天器的到達速度，這將比依賴SOM的航天器慢得多——18公里/秒 vs. 30公里/秒。這將給天琴座計劃航天器更多的時間來分析“奧陌陌”在接近和離開時的情況。基於2028年的發射視窗，他們確定天琴座專案的光帆將能夠在2054年趕上“奧陌陌”。
“考慮到奧陌陌是我們能接近的最接近的星際物質，這項任務的科學回報將是不可估量的。”由於該任務的成本相對較低，人類可以在本世紀中葉首次瞥見其他星系的情況。更重要的是，這將是一個最終解決“奧陌陌”多年前歷史性地飛越地球時提出的許多問題的機會!
是氮冰山嗎？是外星人嗎？是完全不同的東西嗎？如果我們處理得當，到本世紀中葉我們就會知道所有這些問題的答案!
原文：
https://www.universetoday.com/154028/if-launched-by-2028-a-spacecraft-could-catch-up-with-oumuamua-in-26-years/
