“引力弹弓”相信大家都比较熟悉了 , 这里就略过不提 , 只介绍一下什么是“奥伯斯效应” , 简单来讲 , “奥伯斯效应”就是指:对于同一个的速度增量而言 , 物体的初速度越快 , 速度增量的使用效率就越高 。
举个例子 , 当探测器以一定的速度飞近一个天体时 , 天体的引力就会让探测器不断加速 , 在这种情况下 , 当探测器抵达“近拱点”时 , 其速度就会达到最大 , 如果我们在此时点燃火箭进行加速 , 就可以让火箭的推进效率达到最大 , 从而让探测器获得更高的加速度 。
(注:“近拱点”即探测器围绕天体运行的椭圆轨道上距离天体最近的点)
需要指出的是 , “奥伯斯效应”并没有违反能量守恒定律 , 因为火箭喷出的物质其实是火箭初始质量的一部分 , 从能量的角度来看 , 探测器增加的动能 , 其实来自火箭喷出的物质的引力势能 。
在太阳系中 , 太阳无疑是引力最大的天体 , 所以太阳理所当然地成为了科学家的首选目标 , 但科学家很快就遇到一个难题 。
分析结果表明 , 如果想利用太阳的“奥伯斯效应”将探测器加速到足够高的速度 , 探测器就必须距离太阳足够近 , 而我们都知道 , 太阳的温度是非常高的 , 所以探测器就必须要额外配备隔热装置 , 这就会让探测器质量增加很多 , 进而使火箭的推进效率大幅降低 。
这就意味着 , 利用太阳的“奥伯斯效应”是很难实现的 , 怎么办呢?
科学家将目光投向了太阳系中质量第二大的天体——木星 , 在经过仔细研究之后 , 科学家惊喜地发现 , 仅仅是利用木星的“奥伯斯效应” , 就可以将探测器加速到足以追上奥陌陌的速度 。
于是在2022年1月 , 天琴座计划正式启动 , 根据计划的安排 , 探测器将于2028年发射升空 , 在此之后 , 探测器会在任务的前四年分别绕地球两次、金星一次 , 木星一次 , 以获取最大的速度(如下图所示) 。
根据科学家的计算 , 当探测器从木星出发时 , 其速度将远超奥陌陌在同等距离上的速度(注:在物体飞离太阳系的过程中 , 太阳引力会让其不断地减速) , 预计2054年可以追上它(这也可以理解 , 毕竟奥陌陌之前已经飞了很久) 。
看到这里可能有人会说了 , 如果奥陌陌真的是外星飞船 , 那天琴座计划肯定就追不上它了啊 , 毕竟外星飞船是可以随时改变速度和方向的 。
(奥陌陌光变曲线模拟图)
事实上也确实是这样 , 但需要注意的是 , 观测数据显示 , 奥陌陌一直在“胡乱地翻滚” , 这就意味着 , 就算奥陌陌真的是外星飞船 , 那它也很可能处于失控的状态 , 在这种情况下 , 探测器依然有可能追上它 。
总而言之 , 尽管需要的时间很长 , 但这仍然是一件值得期待的事情 , 希望在不久的将来 , 科学家真的能够解开奥陌陌给我们带来的谜题 。
参考资料:
Adam Hibberd Andreas Hein Marshall Eubanks Robert Kennedy III , Project Lyra: A Mission to 1I/'Oumuamua without Solar Oberth Manoeuvre.
好了 , 今天我们就先讲到这里 , 欢迎大家关注我们 , 我们下次再见 。
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