带有太阳帆的小型卫星可以赶上星际物体

2017 年，当观测到的第一个穿过太阳系的星际天体 Oumuamua 被发现时，它表现出一些意想不到的特性，让天文学家摸不着头脑。它细长的形状、没有昏迷，以及它改变轨迹的事实都令人惊讶，导致了关于它的起源的几种相互竞争的理论：它是一个正在释放气体的氢冰山，还是一个外星太阳帆（抱歉，伙计们，不太可能) 进行深空之旅？我们可能永远不会知道答案，因为 Oumuamua 移动得太快，而且观察得太晚，无法仔细观察。

对于 Oumuamua 来说可能为时已晚，但如果我们愿意，我们可以为下一个奇怪的星际访客做好准备。可以设计和建造一艘航天器，以在瞬间捕捉到这样的物体。像这样的星际拦截器的想法已经被各种专家提出，甚至通过 NASA 的创新先进概念 (NIAC) 计划，研究这种概念的资金也得到了资助。但是这样的拦截器究竟是如何工作的呢？

6 月 27日在 ArXiv 上发布的一篇新论文探讨了一种可能的任务设计。该提案源自 NIAC 的研究，建议将太阳帆技术与将空间探测器小型化到轻巧的尺寸的能力相结合。

JAXA 对金星的 IKAROS 探测器和行星协会在地球轨道上正在进行的LightSail 2项目等任务表明，使用来自太阳的光子加速的太阳帆是完全可行的推进系统。同样，喷气推进实验室在 2018 年展示了立方体卫星在行星际任务中的成功使用。他们发送了两颗立方体卫星，命名为火星立方体一号（MarCO-a 和 MarCO-b），陪伴洞察号着陆器前往红色之旅行星。CubeSats 工作起来很有魅力。

结合起来，太阳帆和立方体卫星可能是一种强大的探索工具。

为了拦截星际物体，该论文提出可以提前发射一个太阳航行的立方体卫星，“停在”围绕太阳的轨道上，在那里静静地等待下一个值得追逐的有趣物体的发现。像这样的快速响应车辆将允许进行各种任务设计。例如，一项为期五年的任务可以轻松赶上并研究一个星际物体，将我们未能从 Oumuamua 获得的数据传回地球。另一方面，如果给定更长的十年时间，类似的航天器甚至可以执行样本返回任务。

艺术家对第一颗星际小行星/彗星“Oumuamua”的印象。这个独特的天体于 2017 年 10 月 19 日被夏威夷的 Pan-STARRS 1 望远镜发现。

这种任务的主要工程挑战之一是太阳帆的热量管理能力。与之前的任何太阳帆测试相比，拦截器必须更靠近太阳，太阳帆测试通常使用涂有 Kapton 的铝。这种材料的特性可能使其能够在距太阳 0.15 天文单位的范围内存活而不会熔化，但必须仔细考虑如何屏蔽控制机构和其他航天器系统，而不会增加航天器的质量。太重了，帆将无法赶上目标。

像这样的拦截航天器的价值是很明显的。尽管到目前为止我们只看到了两个星际物体，但它们可能一直在经过。这十年上线的更好的望远镜将帮助我们找到它们，但它们移动得很快，而且不会停留太久。如果我们想近距离研究一个星际物体，我们就必须为此做好准备，而快速响应的拦截航天器可能是我们成功的最佳机会。