未來,,如果人類想把探測器送往太陽系附近的恒星系統(tǒng)并保持聯(lián)系,,首先將需要解決一個重大問題——星際通信。在浩瀚的宇宙中,,即使是最集中的信號也會慢慢地擴(kuò)散到巨大的空間之中,。科學(xué)家估算,,如果從距離太陽最近的恒星(比鄰星,,約4.24光年)向地球發(fā)送功率一瓦的信號,需要一座口徑超過50公里的射電望遠(yuǎn)鏡才能接收到,。 在40年前,,旅行者1號攜帶一臺22.4瓦的發(fā)射器離開了地球。目前,,旅行者1號已經(jīng)飛到太陽系的邊緣,,即將進(jìn)入星際空間(或者已經(jīng)進(jìn)入),它距離地球138個天文單位或者0.002光年,。 旅行者1號從如此遙遠(yuǎn)的距離傳送回的信號會大幅度衰減,,當(dāng)信號到達(dá)地球時僅有十億億分之一瓦,需要一座口徑70米的望遠(yuǎn)鏡才能收集到足夠強(qiáng)的信號,。即便如此,,探測器也只能以每秒160比特的速度緩慢地傳回數(shù)據(jù)。 旅行者1號 如果想要獲得從比鄰星傳送過來的高品質(zhì)數(shù)據(jù),、圖像,,甚至是視頻,則需要一座小型國家大小的望遠(yuǎn)鏡,。這是非常不現(xiàn)實的,,天文學(xué)家只能另辟蹊徑。 愛因斯坦的廣義相對論預(yù)言,,物體會彎曲周圍的時空,,質(zhì)量越大,扭曲作用就越強(qiáng),。這一預(yù)言早已被證實,,天文學(xué)家利用星系強(qiáng)大的引力作為透鏡,來放大遙遠(yuǎn)距離的星光,,甚至還用來計算恒星的質(zhì)量,。 當(dāng)然,太陽也會彎曲從其旁邊經(jīng)過的光線,。因此,,我們可以利用太陽的引力來放大星際探測器傳回的信號,這樣無需在地面上安裝超大型的望遠(yuǎn)鏡,,或者大幅提升探測器的功率,。這種技術(shù)與《三體》描繪的不同,后者是直接把太陽本身作為信號放大器,。 不過,,此前有分析推測,太陽的日冕可能會帶來很多噪音,。但天體物理學(xué)家Michael Hippke的最新研究表明,,這樣的計劃仍然是可行的。 引力透鏡效應(yīng) 通過計算發(fā)現(xiàn),,利用太陽引力透鏡的1米望遠(yuǎn)鏡可以達(dá)到與傳統(tǒng)9至45公里望遠(yuǎn)鏡相同的數(shù)據(jù)接收速率,。如果利用39米的地面望遠(yuǎn)鏡,星際探測器的發(fā)射功率需要達(dá)到百萬瓦特,,這是非常不現(xiàn)實的,。此外,使用太陽作為引力透鏡的衛(wèi)星不需要任何的技術(shù)進(jìn)步,。 兩年前,,飛掠冥王星的新地平線號探測器收集到了6.25 G的數(shù)據(jù),而將這些數(shù)據(jù)傳回地球需要一年半的時間,,傳輸速度極其緩慢,。如果未來發(fā)射星際探測器去往遙遠(yuǎn)的太空,我們當(dāng)然希望能夠盡早地接收完數(shù)據(jù),,早點(diǎn)領(lǐng)略到太陽系外的世界,,而不是等上一生的時間。 |
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