在浩瀚的宇宙中,黑洞以其無與倫比的引力和極端物理環(huán)境,成為了驗證愛因斯坦廣義相對論的理想場所。近日,復(fù)旦大學(xué)教授卡西莫·班比提出了一個大膽而前衛(wèi)的設(shè)想:派遣一艘僅重2克的納米飛行器,前往黑洞附近進行探索。這一設(shè)想已在頂級學(xué)術(shù)期刊《iScience》上發(fā)表。
班比教授在接受采訪時透露,盡管未來的望遠(yuǎn)鏡和引力波探測器或許能提供極為精確的天體觀測數(shù)據(jù),但若缺乏先進的理論模型支撐,這些數(shù)據(jù)將難以充分發(fā)揮其科學(xué)價值。他指出,一個距離地球較近且孤立存在的黑洞,可以作為一個相對“干凈”的觀測對象,使科學(xué)家們能夠?qū)V義相對論進行更為精確的檢驗。
然而,要將這一宏偉的星際探索計劃變?yōu)楝F(xiàn)實,還需跨越重重障礙。據(jù)班比介紹,按照當(dāng)前的技術(shù)和價格水平,僅建造飛行器所需的激光陣列一項,耗資就將高達(dá)約1萬億美元。不過,他樂觀地表示,隨著技術(shù)的不斷進步,未來這一成本有望降低到10億美元左右。
除了高昂的成本,目標(biāo)黑洞的精確定位也是一大挑戰(zhàn)。班比指出,要讓任務(wù)在百年內(nèi)完成,目標(biāo)黑洞最好距離地球不超過20至25光年。然而,目前天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)的距離地球最近的黑洞遠(yuǎn)在1560光年之外,且黑洞既不發(fā)光也不反光,對望遠(yuǎn)鏡來說幾乎不可見,尋找難度極大。

盡管如此,班比教授仍對這一計劃充滿信心。他認(rèn)為,未來5到10年內(nèi),科學(xué)家們或許能夠在指定距離內(nèi)發(fā)現(xiàn)黑洞,或者至少確認(rèn)這一范圍內(nèi)不存在黑洞。一旦找到目標(biāo)黑洞,納米飛行器將開始其漫長的星際之旅。
抵達(dá)黑洞后,納米飛行器將展開一系列科學(xué)實驗。它會調(diào)整軌跡,從非束縛軌道轉(zhuǎn)移到束縛軌道,盡可能地靠近黑洞,為科學(xué)實驗做好準(zhǔn)備。在繞黑洞飛行的過程中,飛行器會分離成一艘母艦和多個小型探測器。通過交換電磁信號進行通信,科學(xué)家們將能夠繪制出黑洞周圍的引力場結(jié)構(gòu)圖。

這張引力場結(jié)構(gòu)圖或?qū)⒅苯踊卮鹞锢韺W(xué)中的一些最根本問題,如黑洞是否真的存在一個連光都無法逃脫的“事件視界”,黑洞附近的物理規(guī)律是否會發(fā)生變化,以及在宇宙最極端的條件下,愛因斯坦的廣義相對論是否依然成立。這一計劃的實施,無疑將為人類探索宇宙的奧秘開辟新的道路。
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