科学家们认为，银河系可能拥有多达一亿个恒星质量黑洞，但这些巨大的天体现象的许多方面仍然是个谜。现在，一位天文学家认为，在不久的将来，有可能向黑洞边缘发送一个重量不超过硬币大小的微型探测器，以揭开它的秘密并增进我们对爱因斯坦广义相对论的理解。
“这听起来可能很疯狂，某种程度上更接近科幻小说，”中国复旦大学物理学教授 Cosimo Bambi 在新闻稿中说。“但人们曾说我们永远无法探测到引力波，因为它们太微弱了。我们做到了——100年后。人们认为我们永远无法观测到黑洞的阴影。现在，50年后，我们有了两个黑洞的图像。”
黑洞任务
在此阶段，这个概念高度推测性，并且存在实现这一宏伟壮举的实质性、甚至可能是 prohibitive 的挑战。至关重要的是，天文学家需要找到一个比目前科学界已知的任何黑洞都离地球更近的黑洞。该任务还需要科学家开发一种极其轻便的探测器，使其能够完成如此艰难的旅程。
从宏观角度来看，我们所知的最近的黑洞距离地球 1,560 光年。这并不是说不存在更近的黑洞而天文学家尚未发现——事实上，科学家们最近在距离地球仅 150 光年的 Hyades 星团中发现了黑洞的证据。
但即使是这些黑洞，对于成功的任务来说也可能太远了。根据银河系中普通恒星和白矮星的数量，Bambi 认为可能有一个黑洞距离地球仅 20 到 25 光年——这个距离将使从地球出发的任务更加可行。然而，在实际发现黑洞之前，这纯粹是一种估计。
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奔向光速
第二个障碍是开发一种能够承受旅程并以必要速度旅行以到达遥远目的地的航天器的挑战。在这篇发表在 iScience 上的论文中，Bambi 建议使用一种由包含计算机处理器、推进器和太阳能电池板的空间探测器组成的微型航天器（nanocraft），以及导航和通信设备。该微型航天器还配备了一个 10 平方米、重一克的帆。
他指出了目前正在进行的建造能够以五分之一光速移动的微型航天器的努力。根据 Bambi 的说法，理论上没有已知技术问题会阻止这些装置达到光速的 90%。然而，同样，目前这纯粹是推测性的。
Bambi 表示，如果黑洞位于距离地球 20 到 25 光年的范围内，并且如果工程师能够开发出能够达到三分之一光速的微型航天器，那么可能在 60 到 75 年内到达黑洞的边缘，并在另外 20 到 25 年内收集该任务的数据。总的来说，任务将持续 80 到 100 年。
理想的实验室
这样的任务有什么好处？Bambi 将黑洞描述为在强引力场区域测试广义相对论的“理想实验室”。它还将使天文学家能够收集更多关于黑洞本身的信息，从物理定律如何受到黑洞影响，到事件视界处正在发生什么。
正如 Bambi 本人所说，这篇论文“非常推测性且极具挑战性”，但他认为它“并非完全不现实”，并且执行此类操作所需的技术和知识可能“在未来 20 到 30 年内可用。”
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文章来源
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- iScience. 星际任务以测试天体物理学黑洞
- NASA. 黑洞类型
- 英国皇家学会月刊. Hyades 星团中的恒星质量黑洞？
