天文学家最近盯上了一个离我们大约1000亿公里的“观景台”。
这个地方被称为“太阳引力透镜点”(SGL)。简单来说,由于太阳的质量巨大,它会像一块巨大的凸透镜一样,把路过的星光汇聚到一个焦点上。如果我们把探测器送到那个位置,太阳就变成了一个直径140万公里的超巨型镜头。
这个“放大镜”的威力大到离谱。目前我们看太阳系外行星,只是个模糊的像素点,但通过这面“镜子”,我们甚至能看清几光年外另一颗地球上的森林、海洋,甚至是城市。
问题是,这个理想“机位”太远了。
它距离我们大约650到900个天文单位(1个天文单位是地球到太阳的平均距离)。人类目前飞得最远的探测器旅行者1号,紧赶慢赶飞了快50年,才走了不到170个天文单位。按这个速度,要等上130年才能到达目的地。
想在20年内赶到,得给航天器换一种“激进”的活法。传统的化学燃料火箭在星际长途面前就像是老旧的牛车,还没出远门油就耗光了。NASA喷气推进实验室的科学家斯拉瓦·图里舍夫(Slava Turyshev)在最新的论文中提出了几种近乎疯狂的方案。
最快的方案是太阳帆。原理简单:展开一张巨大的反射膜,让阳光推着你走。太阳帆的妙处在于,可以飞到离太阳极近的地方,同时利用光压和引力弹弓加速。计算显示,如果敢飞到距太阳0.05个天文单位的位置,也就是只有水星轨道半径1/10的地方,理论上能把飞行时间压缩到20年。
帕克太阳探测器创下的最近纪录是0.04个天文单位,而它的隔热盾厚达11.4厘米。太阳帆是薄膜,还得巨大无比才能提供足够推力。在那个距离上,太阳的辐射强度是地球表面的几千倍。目前没有材料能扛住。
更要命的是重量。太阳帆适合推极轻的载荷,但飞到650个天文单位外,太阳能板完全没用,必须带放射性同位素热电发生器供电。这玩意儿一点都不轻,会严重拖累加速性能。
核电推进系统是另一条路。用小型裂变反应堆发电,驱动离子推进器。这种引擎推力微弱,但能持续工作几十年,在太空中反而是优势。图雷舍夫算过,一个20吨重、载荷800公斤的核电推进飞船,能在27到33年内抵达目标。速度比不上理想状态的太阳帆,但至少是现有技术能碰到的边界。
核电推进还有个好处:到达后能用剩余燃料保持姿态,发电也能直接给望远镜供电。缺点是散热。裂变堆产生的废热只能靠辐射散掉,需要巨大的散热板,可能塞不进一个火箭整流罩。
论文里最有意思的是混合动力方案。核热推进比核电推进猛得多,原理类似化学火箭:用反应堆加热液氢,高速喷出产生推力。但它受火箭方程限制,燃料烧完就没了。
巧的是,核热推进和核电推进用的反应堆是同一种。那就先用核热推进在太阳附近做引力弹弓加速,冲出一定速度后切换成核电模式,用离子推进器慢慢往上加速。这套组合拳打下来,20年以内到达不是没可能。
这注定是一场孤注一掷的旅行。
因为速度太快,燃料又极其有限,飞船到达目的地后根本没法刹车,更不可能掉头。它会像一颗掠过夜空的流星,在那条珍贵的“成像线”上飞驰而过。在擦肩而过的短短几年里,它必须抓紧时间疯狂抓拍。
更残酷的是,由于引力透镜的成像原理非常刻薄,飞船必须精准地站在太阳与目标行星的连线上。这意味着,我们出发前就得选好目标。如果我们想看半人马座的一颗行星,飞船就得往反方向飞。飞出去这辈子就只能看这一颗星球,没法换台,没法重来。
或许在未来的某一天,这枚承载着人类好奇心的核能帆船会冲进黑暗。它身后是渐渐缩小的太阳,身前则是那个等待了亿万年、即将被看清面孔的异世界。
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图为使用太阳引力透镜有可能拍到的太阳系外行星模拟影像,图源:NASA/JPL-Caltech/Slava Turyshev
信源:Andy Tomaswick 发在 UniverseToday 的报道 / Slava G. Turyshev, Propulsion Trades for a 2035-2040 Solar Gravitational Lens Mission, arXiv (2026). DOI: 10.48550/arxiv.2602.04198
