中國2030年實施「覓音計劃」 尋找第二個地球

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  無垠的太空中是否有適合人類移居的星球?它會在哪裏?為解開這個謎團,中國航天「官宣」將於2030年左右展開「覓音計劃」,尋找太陽系以外的「第二個地球」。「覓音計劃」有甚麼內容?

「覓音計劃」探測器運作於地球150萬公里外

中國航天科技集團總經理袁潔畢業於國防科技大學的「飛行器系統工程」專業,曾參加多型號火箭的研製;他在2019年首次披露「覓音計劃」。(網上圖片)

  「覓音」是「尋覓知音」的意思,名字讓人充滿想像。它為中國首個公開的太陽系外行星探測規劃,最早是中國航天科技集團總經理袁潔於2019年12月一場公開課上所披露。至2022年12月下旬,中國航天科技集團「官宣」該計劃在2030年左右實施。

  「覓音計劃」主旨是尋找太陽系外適宜人類居住行星,有人或會想到,這是不是中國版的「旅行者號」?「旅行者號」是美國研發的深空探測器,有1號和2號兩個,1977年8月和9月先後發射。

  其中「旅行者1號」飛過木星和土星後,於2013年確認已飛出太陽系,成為第一個離開太陽系的飛行器。

「旅行者1號」和「覓音計劃」運作方式不同,不能混為一談。美國的「旅行者1號」雖然已40多歲「高齡」,但部分功能目前依然正常運作。圖為「旅行者1號」。(網上圖片)

  但「覓音計劃」與「旅行者1號」並不相同。具體而言,「覓音計劃」是用研發之中的大推力火箭,把多個太空望遠鏡發射到「第二拉格朗日點」(L2),並繞着該點運行。

  「L2」是五個「拉格朗日點」之一,距離地球約150萬公里(大約是地球與月球之間距離4倍)。因為太陽、地球兩大天體引力作用,太空望遠鏡在這位置能保持相對靜止,也就是可在幾乎不消耗燃料的情況下長期工作。

「覓音計劃」由多個望遠鏡組成大型陣列

非常特殊的「拉格朗日點」其實一共有5個(L1至L5),其中「L2」是太空望遠鏡的最佳工作地點,「覓音計劃」的太空望遠鏡亦將飛到這裏。(網上圖片)

  「L2」也是非常理想的紅外觀測位置,因為太空望遠鏡在該點將保持背向太陽和地球的方位,可以有效阻擋陽光和來自地球、月球的紅外線干擾;「覓音計劃」的太空望遠鏡,正是以中紅外波段作觀測。

  「覓音計劃」的多個太空望遠鏡抵達「第二拉格朗日點」後,便會編隊飛行形成陣列,透過「括空間分佈式合成孔徑陣列望遠鏡技術」和計算,令其達到大口徑望遠鏡的實際效果。有報道稱,這些望遠鏡能對目標「實施等效300米口徑衍射極限空間分辨率」。

中國航天的新一代火箭,將比目前的「胖五」有更大運載力,是實現「覓音計劃」的其中一個關鍵。圖為有「胖五」之稱的長征五號火箭。(網上圖片)

  而它的中紅外波段探測儀,能用直接成像手段,對目標星球展開光譜觀測,了解其大氣,特別是水、氧氣、二氧化碳等生命信息成分,以此發現和認證該星球的宜居性。

  已故理論物理學家霍金曾說,下一個千年人類要繼續繁衍下去,向外太空移民將是唯一出路。或許,「覓音計劃」找到的「第二個地球」,在遙遠的未來會是人類移民目的地。

  「覓音計劃」望遠鏡亦會對太陽系內天體開展光譜探測,以掌握太陽系水成分分佈和遷移過程,為地球宜居條件形成、演化及地球生命起源提供線索。

「覓音計劃」「巡天」「中國天眼」組觀測三劍客

「覓音計劃」的太空望遠鏡與「巡天」定位不同,工作地點亦不同。圖為網上流傳的「巡天」想像圖,但相信與實物有相當差別。(網上圖片)

  另外,和中國航天很多重要工程一樣,「覓音計劃」也會採用「三步走」策略,第一和第二步包括陣列光學綜合孔徑技術、天基觀測系統結構優化等關鍵技術攻關,以及科學先期探索與在軌驗證。而第三步就是工程任務實施、長期在軌觀測及數據處理。

  「覓音計劃」展開後,中國將擁有貴州500米口徑「中國天眼」射電望遠鏡,以及太空中「巡天」、「覓音」的「三劍客」,探索宇宙的實力再上一個台階。

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未來「覓音計劃」的望遠鏡,將與美國「韋布」太空望遠鏡成為「鄰居」。圖為「韋布」太空望遠鏡。(網上圖片)

  順帶一提,「覓音計劃」與計劃於2023年發射的「巡天」太空望遠鏡有很多不同,「巡天」是在近地軌道運行的,觀測包括近紫外、可見光到近紅外等波段;它用來探索宇宙的基本問題,例如宇宙由甚麼物質構成,又是如何演化的。

  美國2021年發射的「韋布」(或譯韋伯)太空望遠鏡,與「覓音」一樣在「L2」工作,但兩者分別亦很大。

  「韋布」屬「大塊頭」設計,由18片折疊的鏡片展開組合而成,而「覓音計劃」則是用多個編隊飛行小型望遠鏡聯合組成;「韋布」主要觀測近紅外波段,用於觀測宇宙的「過去」,探索宇宙起源;「覓音」則是研究行星宜居性,重點是人類發展的未來。

 

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