發現太陽系內一條「重力高速公路」,能幫助加速探測器飛行

作者 | 發布日期 2020 年 12 月 15 日 19:10 | 分類 天文 , 自然科學 Telegram share ! follow us in feedly


只要好好藉助重力加速,前往遠方天體就有高速公路可以走。天文學家最近在太陽系內發現一條新的重力輔助通道,能在不到 10 年內將彗星和小行星推動相當於木星到海王星的距離、不到一世紀時間讓天體飛行達驚人的 100 天文單位。

一些深空任務比如:新視野號、航海家 1 號、航海家 2 號探測器,一開始的設計理念便融入了木星的重力輔助,它們在飛行途中皆曾藉助木星、土星等巨行星的重力助推而加速飛離太陽系。

一群來自美國與塞爾維亞的天文學家於是開始研究太空高速公路的動力學,結果因此發現從小行星帶延伸至天王星(甚至更遠)的一種無形拱形結構,彷彿內太陽系與外太陽系的快遞路徑,區區十年就能將彗星和小行星推動相當於木星到海王星的距離。

而最明顯的拱形結構與木星產生的強大引力密不可分,包括木星族彗星(JFC,軌道周期為 20 年的彗星)、半人馬小行星(Centaurs)等微型太陽系天體在內,有很長時間尺度都受到這些流形拱門結構的操縱與控制,最終它們將撞上木星或被扔出太陽系。

若想發射無人探測器去探索外太陽系,這條通道也可以幫探測器以相對較快的速度抵達外圍行星,並監視可能與地球碰撞的近地物體,雖然還需要進一步的研究以確認探測器如何使用這條通道,但現代幾何學見解將徹底改變未來深空探測器的設計軌跡。

新論文發表在《科學前緣》(Science Advances)期刊。

(首圖來源:聖地牙哥加州大學