2017年,夏威夷泛星天文台的天文学家创造了历史,他们探测到“奥陌陌”,这是有史以来观测到的首个星际天体(ISO)。
两年后,星际彗星2I/博里索夫成为第二个被观测到的ISO。2025年7月1日,位于里约乌尔塔多的小行星撞击地球最后预警系统(ATLAS)在我们的太阳系中探测到第三个星际天体,这颗彗星现在被称为3I/ATLAS(或C/2025 N1 ATLAS)。
与之前的星际天体一样,这个天体的到来引发了极大的科学兴趣,并催生了与未来ISO交会的任务提议。例如天琴座计划、星际天体探测器(IOE)以及欧空局的彗星拦截器。然而,哈佛大学的亚伯拉罕·勒布教授领导的一篇近期论文,探讨了利用已在太空运行多年的任务与3I/ATLAS交会的可能性。
根据他们的分析,美国宇航局的“朱诺”号探测器,能在2026年3月16日该星际天体靠近木星时拦截它,让人类得以近距离观察如今宇宙中最神秘的一类天体。
亚伯拉罕·勒布是哈佛大学的弗兰克·B·贝尔德科学教授,同时担任理论与计算研究所(ITC)以及哈佛 – 史密森天体物理中心(CfA)伽利略项目的主任。与他一同研究的还有亚当·希伯特和亚当·克劳尔,他们都是英国非营利组织星际研究倡议(i4is)的杰出科学家。详细阐述他们提议的论文最近已在线发表,并正在接受《天体物理学杂志快报》的出版审核。
勒布、希伯特和克劳尔对ISO以及派遣航天器与其交会并近距离研究的可能性并不陌生。2018年,勒布教授发表了论文《太阳辐射压力能否解释“奥陌陌”的奇特加速度?》,从而在一定程度上家喻户晓。在这篇论文以及他随后出版的《外星来客》一书中,他认为“奥陌陌”可能是一艘外星航天器,以此解释其奇怪行为以及难以归类的原因。
同样,希伯特因其与马歇尔·尤班克斯在天琴座计划中的合作而广受赞誉。这个提议的任务将利用光帆技术和定向能推进(DEP)“追上”“奥陌陌”或未来的ISO。他和尤班克斯还负责“蜂群探索半人马座比邻星”提议,这是一个类似的概念,将依靠DEP派遣一群航天器去研究太阳系外最近的岩石行星(比邻星b)。
克劳尔是一名独立研究员和推进工程师,他曾是“伊卡洛斯计划”的成员,该计划是基于“代达罗斯计划”遗产的星际探测器设计研究。
自“奥陌陌”近距离飞掠地球以来,科学家们一直梦想着有一天能有专门的任务拦截并研究星际访客。在过去十年中,已有多个任务对近地小行星(NEA)进行了样本返回任务,包括日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)的“隼鸟”号和“隼鸟2”号探测器,以及美国宇航局的“奥西里斯 – 雷克斯”探测器。由于小行星和彗星本质上是太阳系形成时遗留的物质,对这些样本的研究为了解约45亿年前的情况提供了线索。
通过研究穿越太阳系的ISO,科学家们无需等待星际航天器抵达其他恒星系统,就能了解那里的情况。但正如勒布教授在2018年的论文中探讨的,ISO可能是人造物体(如废弃航天器)的可能性,极大地增加了科学研究的机会。希伯特、克劳尔和勒布在最近的一篇论文《星际天体3I/ATLAS是外星技术吗?》中,探讨了关于3I/ATLAS的类似可能性。
正如勒布教授通过电子邮件告诉《今日宇宙》的那样,这使得交会任务特别有吸引力:“我们表明,在2025年9月14日施加2.675千米/秒的推力,能让‘朱诺’号航天器从环绕木星的轨道转移,去拦截3I/ATLAS的路径。3I/ATLAS与木星的近距离相遇,为‘朱诺’号从当前环绕木星的轨道转移,在其最接近木星时拦截3I/ATLAS的路径提供了难得的机会。3I/ATLAS的亮度意味着,对于反照率为5%的典型小行星,其直径为20千米。正如我在3I/ATLAS被发现后不久发表的一篇论文中所示,在ATLAS望远镜对天空进行5年的观测中检测到这个物体,需要来自银河系的岩石物质提供难以维持的质量供应。如果3I/ATLAS的直径为20千米,它可能像外星技术所预期的那样瞄准了太阳系内部。”
正如他们在研究中指出的,3I/ATLAS将于2026年3月16日到达距离木星约5360万千米(3325万英里)或0.358天文单位的位置。此时,“朱诺”号航天器轨道的改变将使其能够在3I/ATLAS最接近这颗气态巨行星时拦截其路径。
这个提议规避了在3I/ATLAS最接近太阳(2025年10月29日)并离开太阳系之前,建造和部署航天器进行拦截的挑战。正如希伯特所解释的:“很明显,鉴于我们对它进入太阳系的预警时间如此之短,从地球发射一个前往3I的任务是完全不可行的。此外,这也不在提议的欧空局彗星拦截器任务的性能范围内,所以换句话说,即使有航天器一直在日地L2点等待。现在,3I恰好非常接近火星、木星和金星,这本身就是一个奇怪的巧合,而且未来任何ISO都不太可能再次出现这种情况。因此,考虑到上述巧合以及无法及时发射专用探测器与之交会的情况,探究围绕火星或木星运行的现有航天器是否可用于拦截或近距离接近,似乎是合理的。正是在这种背景下,这项工作是有价值的,而且这种分析仅适用于碰巧与行星近距离相遇的ISO,正如我所阐述的,这种情况确实非常罕见。”
为了确定实现交会的最佳飞行路径,该团队依赖于最优行星际轨道软件(OITS),这是希伯特在2017年为天琴座计划开发的软件包。正如希伯特所解释的,这使他们能够解决确定“朱诺”号和3I/ATLAS的轨道和速度的问题(即兰伯特问题),但仅限于一个轨道周期。为了测量“朱诺”号探测器使用最少推进剂能与这颗星际彗星有多接...
NOMAD软件也被用于整合三个天体的运动,并确定“朱诺”号拦截3I/ATLAS所需产生的最小速度。正如勒布所指出的,结果表明使用木星奥伯特机动进行拦截是可能的:“如果可行,这个令人兴奋的新目标将重振‘朱诺’号的任务,并将其科学寿命延长至2026年3月14日之后。到目前为止,我们已经研究了‘朱诺’号与3I/ATLAS的零距离拦截。最佳选择涉及木星奥伯特机动,这需要在2025年9月9日施加ΔV,仅比‘朱诺’号原计划坠入木星大气层的终止日期提前8天。在施加这个推力降低‘朱诺’号的高度后,随后再施加一个ΔV,构成木星奥伯特机动,并最终在2026年3月14日拦截目标3I/ATLAS。”
他们还强调了“朱诺”号的一系列仪器如何从近距离探测3I/ATLAS的性质。这包括其近红外光谱仪、磁力计、微波辐射计、重力科学仪器、高能粒子探测器、无线电和等离子体波传感器、紫外光谱仪以及可见光相机。这些仪器提供的数据,从光谱和图像到高能发射,将解答关于该天体成分的问题,让我们深入了解其母星系以及形成时的条件。
“我们的论文基于一个非凡但可测试的假设,即3I/ATLAS是一个功能性的技术产物,我和我的两位合著者不一定认同这个假设,”勒布补充道,“然而,这个假设值得进行科学分析有两个原因:如果这个假设被证明是正确的,其后果对人类来说可能是可怕的,并且可能需要采取防御措施(尽管这些措施可能徒劳无功)。其次,这个假设本身就是一个有趣的练习,无论其可能性如何,探索它都很有趣。”
然而,哈勃太空望远镜最近获取的图像表明,这种可能性可能已经不存在。根据周围彗发的亮度分布,研究人员估计彗核的有效半径小于2.8千米(约1.75英里)。然而,所有关于其真实性质的问题,将在以下两种情况之一得到解决:一是3I/ATLAS更接近太阳并通过升华开始释放气体;二是“朱诺”号探测器有机会近距离检查它。无论结果如何,这些结果肯定会很有趣,并将告诉我们许多关于太阳系之外的信息。





科学家这提议太赞,期待后续结果!
NASA探测器拦截星际彗星太赞啦!