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2015年7月14日，“新视野号”的飞行任务创造了 历史 ，它成为了第一个飞越冥王星的航天器。2018年12月31日，它再次创造了 历史 ，成为第一个与柯伊伯带物体(KBO)会合的航天器。此外，旅行者2号探测器最近在星际空间加入了其的兄弟探测器(旅行者1号)。
鉴于这些成就，关于星际飞行任务的建议再次得到审议是可以理解的。但是这样的任务需要什么呢？它是否值得呢？凯尔文·F·朗(Kelvin F.Long)是星际研究计划(i4iS)的共同创始人，也是星际飞行的主要支持者之一。他最近发表了一篇论文，支持派遣机器人任务到附近的恒星系统进行现场勘查的想法。
这篇题为“星际探测器：对天文学和天体物理学的益处”的论文最近在网上发表。本文件概述了将在2019年10月10日举行的宇航科学院第47届未来空间天文学和太阳系科学飞行任务专题讨论会上提交的材料。具体地说，是关于空间机构战略和计划的会议。
首先，朗概述了天文学/天体物理学(特别是涉及到空间望远镜的情况)和使用机器人探测器进行的空间 探索 如何对我们的物种产生了深远的影响。
天文学的努力打开了我们关于太阳系、星系和更广阔宇宙起源和演化的知识视野。这是一项人类可以说已经进行了数万年的活动，当我们注视着星星的时候，它们激发了我们的好奇心。我们可能永远都无法触摸到星星，但我们可以观察它们，而仪器设备使我们有可能更近地观察它们。然后，电磁频谱的发现帮助我们以一种我们以前从未用过的方式来理解宇宙。
目前，人类直接研究行星和天体的努力完全局限于太阳系。机器人飞行过的最远的任务(旅行者1号和2号太空探测器)已经到了太阳系和星际介质之间的边界，即日光层。
所有这些任务都教会了我们很多关于行星形成、太阳系的 历史 和演化以及地球本身的知识。近几十年来，哈勃、斯皮策、钱德拉、开普勒和凌日外行星调查卫星(TESS)等任务的部署，已经揭示了太阳系以外的数千颗行星。
图中显示了NASA旅行者1号和旅行者2号探测器在日光层外的位置，日光层是太阳制造的一个保护气泡，延伸到冥王星轨道之外。
当然，这也引起了人们对建立能够直接 探索 太阳系外行星的任务的新兴趣。就像“信使”、“朱诺”、“黎明”和“新视野”等任务分别 探索 了水星、木星、谷神星、灶神星和冥王星一样，这些任务将负责弥合星际鸿沟，并发回遥远行星的图像和数据。
朗说：“问题是，我们是满足于从远处看着他们呢，还是我们想去那里？远距离遥感相比，空间探测器具有明显的优势，远距离遥感具有直接从轨道甚至在地面进行现场科学调查的潜力。在这个宇宙中，地球，甚至我们的太阳系，只会在虚空中变成一个淡蓝色的点，如果有一天我们不去尝试，那将是疯狂的。“
但当然， 探索 其他恒星系的前景出现了一些重大困难，其中最重要的是成本问题。从长远来看，阿波罗计划的成本估计为254亿美元，经通货膨胀调整后为1437亿美元。因此，将一艘船送往另一颗恒星，需要数万亿来源:https://488wan.com/cshi/202501-197.html。
所有这些挑战可以归纳为两类。第一个问题是，我们缺乏必要的技术成熟度：
“与所有航天器一样，星际空间探测器需要动力、推进和其他系统才能完成任务，并成功到达目标并获取数据。建造能够在合理的人类寿命内以足够快的速度到达最近的恒星并为这些推进系统提供动力的航天器并不容易，它的性能比我们迄今发射到太空的任何技术都高出几个数量级。然而，从物理学和工程学的角度来看，这些机器将如何运作的基本原理已经被很好地理解了。要做到这一点，只需要有一个有针对性的努力项目就可以了。”
人类要想在自己的有生之年旅行到最近的恒星系统，需要做些什么呢？
正如我们所知道的，即使是最近的恒星，也要花费相当长的时间才能到达。利用现有的技术，宇宙飞船需要19，000到81，000年的时间才能到达半人马座阿尔法星(Alpha Centauri)。即使使用核推进技术(一种可行但尚未经过测试的技术)，仍需要1000年的时间才能实现这一目标。
第二个主要问题是缺乏政治意愿。目前，地球正面临着多方面的问题，其中最大的问题是人口过剩、贫困和气候变化。这些问题合在一起，实质上意味着，人类将不得不在处理日益减少的资源的同时，满足数十亿人的需求。
朗说：“考虑到地球上相互竞争的问题，人们认为今天没有理由批准这些飞行任务的开支。显然，一颗具有潜在有趣生物学特性的系外行星的发现可能会改变这一状况。私营部门有可能尝试这类任务，但这些任务很可能在未来完成，因为大多数私营部门的工作都集中在月球和火星上来源:https://488wan.com/bkjj/202412-65.html。”
朗解释说，唯一的例外是“突破摄星计划”，该计划的目标是在20年内向半人马座近距离发射一个克级别的探测器。这将有可能通过使用光帆，它将被激光加速到60000公里/秒的相对论速度，或20%的光速。
一个类似的任务概念被称为“蜻蜓计划”，这是一个国际科学家小组正在开发的概念。有趣的是，这个提议诞生于同一个概念设计研究，该研究启发了“突破摄星”。
蜻蜓计划的概念也需要一种激光驱动的光帆，这种光帆可以将航天器拖曳到相对论的速度。然而，蜻蜓计划的飞船将比克级别的探测器重得多，但这也将允许装备更多的科学仪器。到达时，磁帆也会使航天器减速。来源:https://aiyou168.com/xwzx/202412-51.html
虽然这样的任务开发成本可能在1000亿美元左右，但朗认为，考虑到潜在的回报，这在支付能力方面是可行的。说到回报，星际任务将会有很多东西，所有这些都是有启发性和令人兴奋的。
我们有机会对其他恒星系统进行近距离观测，将使我们更好地了解我们自己的太阳系是如何形成的，以及恒星、星系和黑洞、暗物质和暗能量等奇异现象的性质。它还可以让我们更好地预测生命进化系统的潜力。
以相对论速度进行星际航行的空间探测器也有可能发现新的物理现象。目前，科学家从量子力学(亚原子水平的物质行为)和广义相对论(恒星系统、星系、超星系团等最大尺度的物质)两个方面来理解宇宙。
到目前为止，所有试图找到一个大统一理论(GUT)-又名“万物理论”(TOE)，将这两种思想融合在一起的理论已经失败了。朗断言，前往其他恒星系统的科学飞行任务很可能提供一种新的综合，这将帮助我们更多地了解宇宙作为一个整体是如何运作的来源:https://488wan.com/xwzx/202412-23.html。来源:https://488wan.com/xwzx/202412-31.html
但当然，如果不提及最重要的一点：寻找生命，任何关于回报的讨论都是不完整的！即使它只是一群微生物，其科学意义也是巨大的。至于发现一种智能物种的影响，其影响将是无法估量的。它还将解决人类是否是宇宙中唯一的这一永恒问题。来源:https://www.488wan.com/cshi/202501-245.html
来源:https://488wan.com/zhishi/202412-56.html
朗说：“寻找智能生命将改变 游戏 规则，因为如果我们与这样的物种接触并分享我们的知识，这将对我们的科学和我们的个人哲学产生深远的影响。在考虑古老的人类起源问题时，这一点很重要。”
但当然，在考虑任何此类任务之前，还需要做很多事情来源:https://www.dbssx.com/cshi/202412-75.html。首先，技术要求，即使是像突破摄星这样技术上可行的概念，也需要提前很好地解决。所有与相对论速度的星际飞行相关的潜在风险也是如此。来源:https://488wan.com/cshi/202501-191.html
但最重要的是，我们需要提前知道将这些任务派往何处，以便使我们的投资获得最大的科学回报。这就是传统天文学和天体物理学将发挥重要作用的地方。
在其他恒星系统发射任何飞行任务之前，首先必须确定事先访问这些系统的科学价值，这就需要有远程天文观测平台。然后，一旦探测器被发射，它们也将帮助校准我们对宇宙距离尺度的测量，这也将有助于改进我们的天文仪器。因此，很明显，任何一个渴望对宇宙及其所在之处有所启迪的物种，都应该接受这两种形式的探询，因为它们相互促进。
也许还需要几十年的时间，人类才准备把时间、精力和资源用于星际任务。或者，现有的提案要解决所有的技术和后勤问题可能只需要几年的时间。无论如何，当星际任务升空时，这将是一个重大的、极具 历史 意义的事件。
当它开始从最近的恒星系统发回数据时，这将是史无前例的事件。
美国宇航局局长Jim Bridenstine致辞：“祝贺美国宇航局的‘新视野’号团队，约翰霍普金斯应用物理实验室和西南研究所再次创造 历史 的奇迹。‘新视野’号航天器除了是人类首个 探索 冥王星之外，1月1日还成功的飞越了人类航天器从未到过的最遥远天体——‘天涯海角’（Ultima Thule）。还成为了第一个直接 探索 太阳系诞生时原始残留天体的人造航天器，这就是领导太空 探索 的全部意义所在。”
航天器的信号在北京时间的 2019年1月1日23时29分 抵达了地球的约翰霍普金斯应用物理实验室（APL）的任务操作中心，这个时间是在航天器飞越后10小时抵达的。团队目前已经确认了航天器的状态一切正常，并且在数字记录仪上已经有了“天涯海角”的科学数据。
科罗拉多州博尔德市西南研究所的首席研究员艾伦·斯特恩说：“‘新视野’号今天按着原计划进行的非常完美，成为人类 历史 上航天器造访过最为遥远的世界——距离太阳约66亿千米。我们的数据看起来很棒，而且我们从现在开始可以近距离的了解这个神秘的‘天涯海角’。在未来的日子里，我们将会接受来自‘新视野’号航天器更多的宝贵数据！”
航天器在北京时间的2019年1月1日13时33分飞越前拍摄的首个近距离的“天涯海角”，飞越最接近“天涯海角”的距离仅仅只有3500千米左右。显示出柯伊伯带天体可能类似于一个具有自转的保龄球形状（即密接小行星），其大小约为32X16千米。不过还让科学家们猜测了另一种可能性，那就是“天涯海角”可能是由两个互相绕行的天体组成的。飞越的数据已经解决了“天涯海角”的一个谜团，数据说明了柯伊伯带天体像螺旋桨一样在自转，其轴线大致指向“新视野”号航天器。这就可以有效的解释为什么在这之前拍摄的早期图像中，其亮度在自转时似乎没有变化。不过关于其自转的固定周期，该团队仍未给出一个精确的答案。
当科学数据信号第一次抵达地球时，该任务团队的成员和领导层对首次 探索 这个遥远的空间区域感到非常的兴奋来源:https://488wan.com/cshi/202412-131.html。
“从66亿千米以外的地方到达‘天涯海角’是一项令人难以置信的成就。这是最好的 探索 旅程，”圣安东尼奥西南研究所总裁兼首席执行官Adam L. Hamilton说。“感谢科学团队和任务合作伙伴在冥王星和柯伊伯带上开设教科书。我们期待着看到下一章的精彩内容。”
“新视野”号航天器将在未来几天和几个月继续下载图像和其他数据，完成所有科学数据的传送需要花费20个月左右。当“新视野”号航天器于2006年1月发射升空时，George W. Bush在白宫使用社交平台第一时间发布，时代杂志年度人物是“你——全世界的网络用户”。飞行九年之后，“新视野”号航天器开始 探索 柯伊伯带，并飞越了冥王星及其卫星。发射近13年后，该航天器将继续 探索 柯伊伯带至少要到2021年。团队成员还将计划 探索 更多柯伊伯带天体及其空间。
位于马里兰州劳雷尔的约翰霍普金斯应用物理实验室设计、建造和运行了“新视野”号航天器，并为美国国家航空航天局科学任务理事会管理该任务。位于圣安东尼奥的西南研究所领导着科学团队、有效载荷操作和遭遇科学规划。“新视野”号航天器是由位于阿拉巴马州亨茨维尔的美国国家航空航天局马歇尔航天飞行中心管理新前沿计划的一部分来源:https://488wan.com/bkjj/202412-12.html。
参考资料
1.天文学名词
2.New Horizons Successfully Explores Ultima ThuleNASA Spacecraft Reaches Most Distant Target in History
文章作者 ：零度星系（天文在线）来源:https://www.dbssx.com/cshi/202501-194.html
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编辑用时 ：2018年1月2日 -2018年1月2日（花费时长：约2个小时）
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最后更新 ：2019年1月2日星期三
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