研究：若Lyra概念任务能在2028年前发射，那么可在26年内追上“奥陌陌”

即使在今天，在这个星际来客飞越近五年之后，科学家们仍无法确定它的真实性质和来源。最后，从奥陌陌那里得到一些真正答案的唯一方法就是追上它。

有趣的是，现在有许多关于任务的建议可以做到这一点。Lyra项目是Initiative for Interstellar Studies(i4is)的一项提议，它将依靠先进的推进器技术与星际天体(ISO)会合并对其进行研究。根据他们的最新研究，如果他们的任务概念在2028年发射并执行复杂的Jupiter Oberth Manoeuvre(JOM)，那么它将能在26年内追上奥陌陌。

2017年10月30日，在探测到奥陌陌后不到两周，i4is启动了Lyra项目。这项概念研究的目的是确定使用当前或近期技术跟奥陌陌交会的任务是否可行。此后，i4is团队进行了研究，他们考虑使用核热推进器(NTP)和激光帆船追赶ISO，类似于“突破之星”--一个在20年内到达半人马座阿尔法星的星际任务概念。

据了解，以前提出的利用近期技术到达奥陌陌的大多数方法都要求采用太阳奥伯斯机动法(SOM)。一个完美的例子就是Sundiver，这是由马克斯-普朗克天文研究所的研究员Coryn Bailer-Jones提出的建议。这个概念依靠太阳的辐射压力来获得一个非常高的速度，其带有轻盈的帆。

SOM和其他Oberth机动的核心是一种被称为“重力辅助”的技术，自20世纪70年代初以来，它一直被用于探索太阳系。这种技术包括利用三个物体的引力，包括航天器、提供“辅助”的第二个天体（通常是一个大行星）和控制航天器路径的中心天体。

I4is研究员Adam Hibberd是这项最新Lyra研究的论文第一作者。在加入i4is之前，Hibberd是一名航天工程师，开发了最佳行星际轨迹软件(OITS)。当探测到奥陌陌时，他决定使用OITS，把这个ISO作为预定的目的地。在知道Lyra计划后，他很快就加入了他们和他们的研究工作。

Hibberd通过电子邮件向Universe Today解释称，SOM依靠三个不连续的速度变化（又称脉冲）来离开太阳系。这些包括：

在地球，增加航天器跟太阳的最远距离（远日点）；

在远日点，放慢速度并落在太阳附近；

在离太阳最近的地方（近日点），当航天器以最快速度飞行时获得额外的推动力。

然而这个理论设置没有考虑到木星。为了寻找SOM的替代方案，Hibbert和他的同事考虑使用一条经过时间考验的路线，从而将木星强大的引力纳入其中。他们这样做的部分动机是太阳引力辅助机动的内在挑战。虽然这种操纵在纸面上看起来很好，但它以前从未被执行过，因此技术准备水平(TRL)等级较低。

更重要的是，当航天器在第三步达到近日点时会有多少加热发生的问题。这些问题在NASA最近的一项题为《Interstellar Probe: Humanity's Journey to Interstellar Space》的太阳和空间物理概念研究中得到了解决。

跟早期的任务不同，在早期任务中需要为给定的太阳距离设计防护罩，而星际探测器的挑战是看一个航天器能够现实地接近太阳。随着太阳距离的减少，本影角增大，相对于航天器而言，防护罩的尺寸也会大大增加。

由于概念设计工作不可能包括完整设计的所有材料设计、制造和测试限制，所以允许的太阳距离的最终建议是根据设计似乎从非常困难到不可能的地方提出的。

正如帕克太阳探测器充分表明的那样，接近太阳需要一个能处理极端高温和辐射的热屏蔽。就帕克而言，该防护罩的直径约为2.44米，重量约为72.5公斤。虽然Lyra的隔热罩的尺寸和质量不会完全相同，但可以肯定的是，太阳能隔热罩会给光帆带来大量的额外质量。

作为一个替代方案，Hibberd和他的团队建议采用木星奥伯斯机动(JOM)，它将从地球发射，然后围绕金星和地球摆动并进行深空机动再次从地球旁边摆动，随后利用木星的引力接受重力辅助。

Hibberd和他的团队确定的另一个优势是航天器的到达速度，它将比依靠SOM的航天器慢得多--18公里/秒 vs. 30公里/秒。这将使航天器在接近和离开时有更多的时间来分析奥陌陌。基于2028年的发射窗口，他们确定Lyra计划的航天器将能在2054年之前追上奥陌陌。

鉴于奥陌陌是我们可以接触到的最接近的星际物质，会合任务的科学回报将是不可估量的。以交会任务相对较低的成本，人类可以在本世纪中叶首次瞥见其他恒星系统中的情况。更重要的是，这将是一个最终解决奥陌陌多年前对地球进行历史性飞越时提出的许多问题的机会。

所以它会是一座氮气冰山吗？它是外星人吗？或者是否还是其他什么东西？如果我们出对了牌，那么到本世纪中叶我们将可能知道答案。

关键词： 科学探索 研究：若Lyra概念任务能在2028年前发射，那么可