马斯克2022年7月火星计划（目标追上奥陌陌）

2017年10月19日，泛星巡天望远镜发现了一个暗淡的小天体，其视星等为20等，从运行轨迹和速度可以看出，它很可能不属于太阳系，科学家最初将其命名为“C/2017 U1”。

在确定了这个天体是一个来自太阳系之外的星际天体之后，它又被命名为“1I/'Oumuamua”，我们将其称为“奥陌陌”。

奥陌陌是人类发现的第一个星际访客，在夏威夷语中，“奥陌陌”的意思可以理解为“首次来访的远方信使”。观测数据表明，奥陌陌的颜色偏红，拥有较高的密度，不排除它是由金属构成，在其固态的表面上，还覆盖着一层富含碳的物质，不排除存在有机物。

（奥陌陌想象图）

更令人感到奇怪的是，奥陌陌整体上呈现为一种细长的雪茄状，其长度大约有400米，宽度却只有40米左右，而在此之前，我们从未发现过长宽比如此奇怪的小天体。

这个奇怪的天体很快就吸引了大量关注，外星人爱好者更是提出猜测，奥陌陌很可能就是一艘外星飞船，而科学家们也没有排除这种可能性，实际上，他们甚至还在多个波段对奥陌陌进行了长时间的无线电监听，却一无所获。

科学家通过观测数据分析出，奥陌陌来自天琴座方向，它以一个近乎垂直于黄道面的角度闯入了太阳系，在通过了近日点之后，其运行轨道因为太阳引力而发生了巨大的弯曲，随后以大约每秒87.7公里的速度直奔飞马座方向而去。

奥陌陌以这样的速度飞行，太阳的引力根本留不住它，所以在不久的未来，奥陌陌注定会离开太阳系，但奇怪的是，科学家发现奥陌陌在飞离近日点的过程中，存在着一个明显异常的加速度。

如上图所示，奥陌陌的实际运行轨迹（蓝色）与科学家的预测（红色）出现了明显的偏差，要知道现代科学早就可以精确地计算出天体的运行轨迹（否则我们也不可能提前很久就准确地知道什么时候会发生日食、月食等等天文现象），所以出现这种情况的原因就只有一个：奥陌陌因为某种未知原因加速了。

本来奥陌陌就已经很奇怪了，如此一来，就让它显得更加神秘，尽管科学家对其进行了多种基于自然现象的假设，如“氢冰或氮冰假说”、“彗星假说”、“分形尘埃聚集体假说”等等，但不可否认的是，这也让奥陌陌是外星飞船的可能性提升了。

（外星人爱好者描绘的奥陌陌想象图）

很明显，只有追上奥陌陌对其进行抵达观察，才可以确认它的真实身份，但问题是，奥陌陌跑得那么快，以人类目前的科技实力，想要追上它是非常困难的，这样的情况就好像奥陌陌在对人类说：我来了，我又走了，来追我呀？那人类应该如何应对呢？

天琴座计划（Project Lyra）来自一个名为“Initiative for Interstellar Studies”的研究组织，顺便提一下，“戴森球”的提出者、著名科学家弗里曼·戴森（Freeman Dyson）就曾经是该研究组织的成员之一。

早在2017年，这个研究组织就提出了天琴座计划，并确定了该计划的目标：追上奥陌陌！那如何实现这一目标呢？

最初的时候，科学家考虑过离子推进器、核动力火箭、太阳帆等等方案，但这些方案都因为技术不够成熟而被否决了，后来科学家想到了一种办法，那就是利用行星的“引力弹弓”以及太阳的“奥伯斯效应”（Oberth effect），将探测器加速到足以追上奥陌陌的速度。

“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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