2020年是火星探測大年，這一年全世界有3個國家發(fā)射了火星探測器，其中就包括我國的天問一號。
之所以大家都選擇這一年來探測火星，是因?yàn)橛捎谌祟惡教旒夹g(shù)的限制，必須要在狹窄的窗口期內(nèi)進(jìn)行發(fā)射，才能最節(jié)省燃料和時間。對于火星來說，這個窗口期每隔26個月才會打開一次。所以，沒來得及在去年發(fā)射火星探測器的國家或機(jī)構(gòu)，只能等到2年后的2022年9月了。
越靠近太陽的天體，探測的窗口期就越短。反之，越遙遠(yuǎn)的太陽系天體，這個窗口期就越長。那么，對于最遙遠(yuǎn)的太陽系天體，這個窗口期有多長呢？
目前人類發(fā)現(xiàn)的最遙遠(yuǎn)的太陽系自然天體，是一顆小行星，其編號為90377，英文名叫做Sedna，中文譯作塞德娜。這顆小行星發(fā)現(xiàn)于2003年，屬于外海王星天體之一。根據(jù)目前的觀測，塞德娜的直徑是995±80千米，和太陽系最小的矮行星——谷神星差不多大，因此塞德娜也被認(rèn)為是矮行星的候選者之一。
塞德娜到底有多遠(yuǎn)呢？根據(jù)天文學(xué)家的觀測，即使在近日點(diǎn)，它和太陽的距離也有76.36個天文單位（1個天文單位是1個日地距離，即大約1.5億公里），也就是大約114億公里，這是太陽系最遠(yuǎn)的行星——海王星的2.5倍！塞德娜的軌道偏心率非常高，也就是說，它的遠(yuǎn)日點(diǎn)非常非常遠(yuǎn)，竟然達(dá)到了937個天文單位，也就是大約1400億公里！
（圖片說明：塞德娜藝術(shù)圖）
由于距離太過遙遠(yuǎn)，塞德娜的公轉(zhuǎn)周期也長得驚人，達(dá)到了11390年！換句話說，上一次塞德娜運(yùn)行到現(xiàn)在這個位置時，猛犸象都還沒有滅絕，人類還不會種地……別說一輩子，按照目前人類的壽命，就算活100輩子，都活不到人家一個公轉(zhuǎn)周期。
然而，我們這一輩的人真的是太幸運(yùn)了，這種一萬年一遇的事就讓我們趕上了，因?yàn)槿履燃磳淼剿慕拯c(diǎn)了！
在2003年被發(fā)現(xiàn)的時候，塞德娜距離地球就只有差不多100個天文單位。目前，它距離我們已經(jīng)不足90個天文單位。根據(jù)天文學(xué)家的計(jì)算，在2076年的時候，它將會來到近日點(diǎn)。這不僅是人類利用望遠(yuǎn)鏡觀測的絕佳時機(jī)，也是發(fā)射探測器前去探索的唯一機(jī)會。一旦錯過，就要再等一萬年……
（圖片說明：哈勃望遠(yuǎn)鏡拍攝的塞德娜）
目前，世界各國都還沒有制定探測塞德娜的航天任務(wù)，但是天文學(xué)家們已經(jīng)提出這個想法了。他們還表示：如果我們真的要抓住這個極其罕見的機(jī)會，那么真的要盡快動手了，因?yàn)闀r間真的太短了！
雖然塞德娜在2076年才會到達(dá)近日點(diǎn)，但這不意味著我們等到五十年后再發(fā)射探測器就可以。為了更好地節(jié)約能源和時間，我們需要抓住塞德娜的探測窗口期，這樣的窗口期距離我們已經(jīng)非常近了，而且并不長，那就是2029年到2034年之間。
換句話說，如果我們真的要把握機(jī)會去探測它，那么留給人類準(zhǔn)備的時間最多不超過12年了！
即便是在窗口期利用最短的路程去探測塞德娜，也不是一件容易的事。迄今為止，人類也只有屈指可數(shù)的幾個探測器到達(dá)過如此遙遠(yuǎn)的位置，那就是20世紀(jì)70年代的兩個旅行者號探測器以及兩個先驅(qū)者號探測器（這兩個已經(jīng)失聯(lián)，只是理論上到達(dá)了這個位置），它們都花了幾十年的時間才飛行了這么遠(yuǎn)。
如果我們要去探測塞德娜，就要好好規(guī)劃飛行的路線。
俄羅斯科學(xué)院空間研究所的Vladislav Zubko和他的團(tuán)隊(duì)在研究之后指出：如果在2029年發(fā)射探測器，那么它不會是直接朝著塞德娜飛行的，而是首先反向飛行，來到更靠近太陽的地方，借助金星來進(jìn)行加速，然后繞回來再利用地球加速，隨后借助木星的引力彈弓效應(yīng)，最快可以在24.48年的時間里就抵達(dá)塞德娜。
最快未必是最好，要達(dá)到最快的速度，航天器在飛掠木星時要更靠近它，這會導(dǎo)致航天器的一些科學(xué)載荷受到木星磁場的輻射而減少壽命。為了確保研究時長，天文學(xué)家認(rèn)為，距離木星稍微遠(yuǎn)一點(diǎn)，航行時間30年是最好的選擇。
如果是按30年的航行時間，那就要在2034年發(fā)射。在這種情況下，探測器飛掠木星時距離這顆氣體巨星大約60萬公里，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于前一個方案中的4.2萬公里，可以更好地保護(hù)探測器。
而且，飛得慢一點(diǎn)還有另外一個好處，那就是航天器飛掠塞德娜的時候速度不會太快，從而獲得更長的觀測時間。根據(jù)研究人員的推測，按照這個方案，探測器在到達(dá)塞德娜時的相對速度約為每秒13.70公里，這就和2015年時新地平線號探測器飛掠冥王星時差不多了。
另外，該團(tuán)隊(duì)還計(jì)算了其他年份發(fā)射探測器的可行性，除了2031年之外，其他諸如2033甚至最遠(yuǎn)到2045年的發(fā)射時間，都遠(yuǎn)不如前面兩個方案。
我們知道，根據(jù)目前的理論，太陽系最內(nèi)側(cè)有八大行星，其中海王星最靠外。海王星以外的區(qū)域叫做柯伊伯帶，分布著大量的小天體，并且天文學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了很多?？乱敛畮б酝猓褪翘栂底钔鈱拥慕Y(jié)構(gòu)——奧爾特云。
由于距離太遠(yuǎn)，迄今為止，天文學(xué)家從沒有真正觀測到奧爾特云及其天體，它仍然停留在理論層面上。塞德娜的遠(yuǎn)日點(diǎn)如此遙遠(yuǎn)，因此是唯一被認(rèn)為可能是奧爾特云天體的小行星。所以，它的研究價(jià)值非常高，也是我們理解奧爾特云的關(guān)鍵，對它的探測非常吸引天文學(xué)家。
如果我們真的能夠前去探測塞德娜，那么不論是對于這顆小天體本身的性質(zhì)、環(huán)境、起源等問題，還是對于外海王星天體的運(yùn)行規(guī)律甚至對可能的第九大行星、奧爾特云有更多的了解。這些問題不僅僅困擾著天文學(xué)家，也是許多天文愛好者最關(guān)心的問題。
不過，目前世界上還沒有團(tuán)隊(duì)真的要展開這樣的探測?？紤]到這樣的機(jī)會一萬多年才有一次，相信天文學(xué)家們會慎重考慮，并且提高其優(yōu)先級的。不過話說回來，考慮到探測器的研發(fā)和建造過程如此復(fù)雜，如果真的要探測塞德娜，天文學(xué)家真的要趕快動手了。
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