南希·阿特金森，行星协会 这张模拟的类地系外行星图像展示了美国宇航局支持的太阳重力透镜望远镜项目的潜在成像能力
荣誉:美国国家航空航天局/JPL-加州理工学院/斯拉瓦·图雷舍夫 如果我们能在另一颗恒星周围拍一张类似地球的行星的照片，这张照片足够清晰，可以看到大陆、海洋和云，会怎么样？ 现在，这是不可能的
从我们的有利位置来看，系外行星——围绕其他恒星运行的行星——看起来就像聚光灯下的萤火虫
在我们拍摄的几张照片中，系外行星仅仅是点
即使下一代太空望远镜上线，这也不会改变——你需要一个90公里宽的望远镜来观察100光年以外的星球的表面特征
一组研究人员有一个大胆的计划来克服这些困难
它包括使用太阳帆宇宙飞船——可能是一整队——比以前的任何太空探测器飞得更快，离地球更远，掉头，并利用我们遥远的太阳的引力作为一个巨大的放大镜
如果成功的话，我们将捕捉到一个非常清晰的系外行星图像，这样我们就可以看到直径仅10公里的特征
这个名为“太阳引力透镜”或“SGL”的项目，听起来像是科幻小说里的东西
美国国家航空航天局和一些大学、航天公司和其他组织都参与其中，还有行星协会的联合创始人卢·弗里德曼，他是最初的太阳航行大师
“我总是很兴奋，因为我试图让一些不可能以任何其他方式发生的事情发生，”弗里德曼说，他是SGL项目的顾问，曾在20世纪70年代领导美国宇航局向哈雷彗星发射太阳帆航天器
“我们从行星协会的太阳航行开始的全部原因是因为它允许我们向星际探索迈出第一步
我们的光帆工作得非常好，它的成功给了穿越太阳系的想法以信心和可信度
" 美国宇航局喷气推进实验室的物理学家、太阳引力透镜项目的带头人斯拉瓦·图雷舍夫说，这个计划有许多障碍，但回报是难以置信的
“在我们的太阳附近，我们将其归类为100光年以内，我们已经确定了几个可能位于其恒星可居住区的系外行星，”图雷舍夫说，指的是恒星周围不太热、不太冷的区域，液态水可能存在于其中
“所以现在我们有了一个问题，如果我们发现了表明外星生命存在的东西，我们会怎么做？我们可以去那里旅行，或者至少去看看吗？” 这张照片拍摄于2020年1月21日，拍摄地点是印度西海岸
北边在右边
由于飞船的185度鱼眼镜头，船帆看起来有点弯曲
图像已经过颜色校正，部分失真已经消除
信用:行星协会 它是如何工作的 阿尔伯特·爱因斯坦在一个多世纪前就预言了重力可以弯曲和放大光的想法，这个概念被称为引力透镜
从观察者的角度来看，如果观察者处于正确的位置，即焦点，那么来自远处物体的光通过一个巨大的前景物体时会被扭曲和放大
这类似于通过找到与目标的正确距离来对焦相机，而不是调整相机的焦距
哈勃太空望远镜和其他天文台已经看到了这种现象:遥远星系的细小弧线和圆环，被较近星系的引力扭曲和放大
SGL项目背后的研究人员说，我们可以对系外行星做同样的事情——我们只需要前往焦点
对于一颗100光年外的系外行星来说，焦点距离太阳970亿公里(600亿英里)，是冥王星的16倍
旅行者1号比任何其他人造物体都更深入太空，它只旅行了大约200亿公里(130亿英里)，而且它花了40年才到达那里
更快到达那里的解决方案？太阳能帆船
太阳帆捕捉来自太阳的光的动量，并利用该动量作为推动力
利用这项技术，一艘SGL宇宙飞船将飞近太阳，加快速度，向太阳系外围飞去，只用了25年就完成了这次旅程
研究人员设想用小型、有弹性的探测器代替过去使用的又大又重的航天器，这些探测器可以捕捉火箭发射到太空的情况，并执行其他任务以降低发射成本
一种可能性是使用成群的面包大小的立方体卫星，类似于光帆2号，它们可以自组装成一个更大的单一光学系统
如果宇宙飞船足够便宜，任务可以发送到多个系外行星的焦点
在焦点区域，来自系外行星的光将被模糊成一个被称为爱因斯坦环的圆圈
该环将包含两个部分
一部分来自太阳系外行星的一个10×10公里的区域，在最终图像中只有一个像素
这一部分将包含来自太阳系外行星其余部分的光
当宇宙飞船加速通过焦点区域时，它需要使用微型离子推进器来移动——阳光对于在这个距离航行的太阳来说太弱了——以至于无法改变太阳系外行星的焦点部分。
使用正确的光学系统，从不同位置拍摄100万张环的照片，可以产生类似于1968年阿波罗8号宇航员从月球上拍摄的照片，并捕捉到直径小至10公里的表面特征
当阿波罗8号的宇航员比尔·安德斯、弗兰克·鲍曼和吉姆·洛威尔绕过月球的另一边时，他们成为第一批目睹地球从外星表面升起的人类
这幅标志性的图像首次出版于1968年12月30日
信用:美国宇航局/塞恩多兰 可行吗？ 至少可以说，SGL面临的技术挑战令人望而生畏
首先，有精确导航、远距离通信的问题，以及需要一个遮阳伞来防止太阳光线进入望远镜
还需要一个日冕仪来阻挡来自系外行星母星的光线
美国国家航空航天局非常相信这个概念，最近从NIAC(美国国家航空航天局创新先进概念)项目中拨款200万美元
自1998年以来一直存在的NIAC公司提供种子基金，帮助创新的想法从画板上走下来
SGL只是该项目历史上第三个进入第三阶段的研究
该项目的成功可能在于其多样化的团队，这是NIAC项目的独特方式
这项合作项目包括来自JPL和多所大学的几名研究人员，包括加州大学洛杉矶分校、亚利桑那大学和卫斯理大学
航天公司航空航天公司和NXTRAC公司
他们都擅长任务设计和技术分析
这种多组织的努力汇集了最新的技术创新，如太阳帆、人工智能、纳米卫星和编队飞行方面的突破性技术
“像SGL这样的任务可以改变我们探索太空的方式，”托马斯·海因谢默说，他是来自合作伙伴航天公司的SGLF任务的技术负责人，“从过去为我们提供良好服务的昂贵的大型航天器，到成群的小型飞行器，一起工作，在远离地球的地方做出新的发现
SGL为许多航天组织创造了一个探索架构，共同努力回答一个鼓舞人心的问题:“我们在宇宙中是孤独的吗？” 图雷舍夫认为，现在的这一代人也许能够回答这个问题，SGL作为一个“焦点”来帮助把航天工业转变成一个更加合作的企业
他说:“SGL可能会为多项技术努力提供一个切入点，真正推动我们走出太阳系的第一步。”
“所需的技术确实已经存在，但挑战在于如何利用这些技术，如何加快它们的发展，以及如何最好地利用它们
我认为我们正处于航天工业一个激动人心的时期的开端，在这个时期，到达SGL将是切实可行的，在科学上也是令人激动的
"
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