11000年只有一次机会！探测太阳系最遥远的行星，不能再等了

　　2020年是火星探测大年，这一年全世界有3个国家发射了火星探测器，其中就包括我国的天问一号。
　　之所以大家都选择这一年来探测火星，是因为由于人类航天技术的限制，必须要在狭窄的窗口期内进行发射，才能最节省燃料和时间。对于火星来说，这个窗口期每隔26个月才会打开一次。所以，没来得及在去年发射火星探测器的国家或机构，只能等到2年后的2022年9月了。
　　越靠近太阳的天体，探测的窗口期就越短。反之，越遥远的太阳系天体，这个窗口期就越长。那么，对于最遥远的太阳系天体，这个窗口期有多长呢？
　　目前人类发现的最遥远的太阳系自然天体，是一颗小行星，其编号为90377，英文名叫做Sedna，中文译作塞德娜。这颗小行星发现于2003年，属于外海王星天体之一。根据目前的观测，塞德娜的直径是995 80千米，和太阳系最小的矮行星——谷神星差不多大，因此塞德娜也被认为是矮行星的候选者之一。
　　塞德娜到底有多远呢？根据天文学家的观测，即使在近日点，它和太阳的距离也有76.36个天文单位（1个天文单位是1个日地距离，即大约1.5亿公里），也就是大约114亿公里，这是太阳系最远的行星——海王星的2.5倍！塞德娜的轨道偏心率非常高，也就是说，它的远日点非常非常远，竟然达到了937个天文单位，也就是大约1400亿公里！
　　（图片说明：塞德娜艺术图）
　　由于距离太过遥远，塞德娜的公转周期也长得惊人，达到了11390年！换句话说，上一次塞德娜运行到现在这个位置时，猛犸象都还没有灭绝，人类还不会种地……别说一辈子，按照目前人类的寿命，就算活100辈子，都活不到人家一个公转周期。
　　然而，我们这一辈的人真的是太幸运了，这种一万年一遇的事就让我们赶上了，因为塞德娜即将来到它的近日点了！
　　在2003年被发现的时候，塞德娜距离地球就只有差不多100个天文单位。目前，它距离我们已经不足90个天文单位。根据天文学家的计算，在2076年的时候，它将会来到近日点。这不仅是人类利用望远镜观测的绝佳时机，也是发射探测器前去探索的唯一机会。一旦错过，就要再等一万年……
　　（图片说明：哈勃望远镜拍摄的塞德娜）
　　目前，世界各国都还没有制定探测塞德娜的航天任务，但是天文学家们已经提出这个想法了。他们还表示：如果我们真的要抓住这个极其罕见的机会，那么真的要尽快动手了，因为时间真的太短了！
　　虽然塞德娜在2076年才会到达近日点，但这不意味着我们等到五十年后再发射探测器就可以。为了更好地节约能源和时间，我们需要抓住塞德娜的探测窗口期，这样的窗口期距离我们已经非常近了，而且并不长，那就是2029年到2034年之间。
　　换句话说，如果我们真的要把握机会去探测它，那么留给人类准备的时间最多不超过12年了！
　　即便是在窗口期利用最短的路程去探测塞德娜，也不是一件容易的事。迄今为止，人类也只有屈指可数的几个探测器到达过如此遥远的位置，那就是20世纪70年代的两个旅行者号探测器以及两个先驱者号探测器（这两个已经失联，只是理论上到达了这个位置），它们都花了几十年的时间才飞行了这么远。
　　如果我们要去探测塞德娜，就要好好规划飞行的路线。
　　俄罗斯科学院空间研究所的Vladislav Zubko和他的团队在研究之后指出：如果在2029年发射探测器，那么它不会是直接朝着塞德娜飞行的，而是首先反向飞行，来到更靠近太阳的地方，借助金星来进行加速，然后绕回来再利用地球加速，随后借助木星的引力弹弓效应，最快可以在24.48年的时间里就抵达塞德娜。
　　最快未必是最好，要达到最快的速度，航天器在飞掠木星时要更靠近它，这会导致航天器的一些科学载荷受到木星磁场的辐射而减少寿命。为了确保研究时长，天文学家认为，距离木星稍微远一点，航行时间30年是最好的选择。
　　如果是按30年的航行时间，那就要在2034年发射。在这种情况下，探测器飞掠木星时距离这颗气体巨星大约60万公里，远远大于前一个方案中的4.2万公里，可以更好地保护探测器。
　　而且，飞得慢一点还有另外一个好处，那就是航天器飞掠塞德娜的时候速度不会太快，从而获得更长的观测时间。根据研究人员的推测，按照这个方案，探测器在到达塞德娜时的相对速度约为每秒13.70公里，这就和2015年时新地平线号探测器飞掠冥王星时差不多了。
　　另外，该团队还计算了其他年份发射探测器的可行性，除了2031年之外，其他诸如2033甚至最远到2045年的发射时间，都远不如前面两个方案。
　　我们知道，根据目前的理论，太阳系最内侧有八大行星，其中海王星最靠外。海王星以外的区域叫做柯伊伯带，分布着大量的小天体，并且天文学家已经发现了很多。柯伊伯带以外，就是太阳系最外层的结构——奥尔特云。
　　由于距离太远，迄今为止，天文学家从没有真正观测到奥尔特云及其天体，它仍然停留在理论层面上。塞德娜的远日点如此遥远，因此是唯一被认为可能是奥尔特云天体的小行星。所以，它的研究价值非常高，也是我们理解奥尔特云的关键，对它的探测非常吸引天文学家。
　　如果我们真的能够前去探测塞德娜，那么不论是对于这颗小天体本身的性质、环境、起源等问题，还是对于外海王星天体的运行规律甚至对可能的第九大行星、奥尔特云有更多的了解。这些问题不仅仅困扰着天文学家，也是许多天文爱好者最关心的问题。
　　不过，目前世界上还没有团队真的要展开这样的探测。考虑到这样的机会一万多年才有一次，相信天文学家们会慎重考虑，并且提高其优先级的。不过话说回来，考虑到探测器的研发和建造过程如此复杂，如果真的要探测塞德娜，天文学家真的要赶快动手了。
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