我们都生活在一个气泡里。在疫情期间，我们几乎一年都困在自己的小社交圈里。从政治角度看，我们几十年来可能一直生活在各种圈子里。但从天文学上看，这件事已经发生了大约 45 亿年，自从太阳点燃了它的内部核反应堆并开始向外吹出稳定的带电粒子流——太阳风。
太阳风的吹拂在太阳周围形成了一个巨大的磁气泡，称为日球层。星际介质——在恒星之间流动的原子和分子的缕缕痕迹——被日球层推开。地球和所有其他主要行星都深深地嵌入其中，与我们银河系的其他部分隔离开来。开发星际探测器概念的团队希望摆脱这种束缚。
约翰霍普金斯大学的行星地貌学家Kirby Runyon是星际探测器的行星科学工作组负责人。这个概念已经讨论和发展了几十年，但最近这个想法得到了更认真的关注和更完善的执行计划。NASA 和 SpaceX 即将推出的重型火箭可能最终会提供星际探测器在合理时间内到达星际空间所需的动力。
但即使以现有的最快速度，时间仍然是一个巨大的挑战。这类任务最早可能在 2030 年代发射。从那时起，主要任务将持续 50 年，如果硬件能够幸存，延长任务可能会持续更长时间。对于任何从事这项疯狂事业的人来说，星际探测器将是一项跨代的努力。它可能会在其参与者当前的工作寿命内实现，但肯定会超过任何研究人员的活跃职业生涯。
然而，Runyon 却兴高采烈、乐观且全力以赴地想要实现星际探测器。这是那些从事长距离、长时限行星任务的人最吸引人的特质之一。他们不得不考虑超越自身的目标，以及那些在他们去世后仍将继续进行的努力。在气泡内思考根本没有意义。
我与 Runyon 谈论了发射星际探测器的目标和挑战。我们 Zoom 对话的编辑版如下。
注意那些数量级：从这里到星际介质还有很长的路要走。（来源：JHU-APL）
JHU-APL
“星际探测器”听起来像是科幻小说中的东西，但我知道您对这项近期任务非常认真。您的实际目标是什么？
感谢您询问星际探测器。这是我最喜欢谈论的事情之一。星际探测器实际上是一项日球层物理学任务，旨在了解太阳影响的最远范围——日球层，并让我们初探星际空间。它将是第一个专门用于进入星际空间的任务——不是去另一个恒星，而是去太阳粒子和其磁场影响之外的空间领域，以及所有从太阳射出的原子和等离子体。
你们的目标有多远？能达到 1000 AU 吗？也就是说，比地球到太阳的距离远 1000 倍？
目标是在 50 年的主任务中快速离开太阳系，并尽可能走得更远。有一个独立的标准是能够运行到 1000 AU，即使到达那里花费的时间超过了主任务。
目标是进入星际空间，我们认为星际空间大约在 120 到 130 AU 左右开始，正如旅行者 1 号和 2 号探测器所示。以我们讨论的速度，我们认为我们可以让星际探测器完成 50 年的任务。在这段时间内，我们认为我们可以到达 350 AU 以外，这已经进入了星际空间。我们希望星际探测器能够到达数千 AU。
NASA 已经将五艘探测器送上了星际轨道，但它们都是行星任务，实际上是作为副产品离开太阳系的。星际探测器会有所不同，对吗？
是的，通过星际探测器，我们希望能够创建一个大型、战略性任务，由 NASA 至少两个部门，甚至三个部门共享。这将是前所未有的。我们希望打破日球层物理学、天体物理学或行星科学之间的壁垒。我们希望科学能够跨学科进行，我们也希望资金能够跨越 NASA 的不同部门流动。这可能更难。
星际探测器能否也成为一项高边疆行星任务，访问外太阳系的矮行星？
我们希望，如果 NASA 决定推进星际探测器，他们会认真考虑我们称之为星际探测器的“行星增强”选项。我们可以携带一台相机——或者更准确地说，一台成像光谱仪—— aboard 探测器，并飞掠太阳系 130 颗矮行星中的一颗。我希望打破关于矮行星的误解。无论您是否认为矮行星是行星，无论您是否认为冥王星是行星，我们都需要一种不同于八九颗行星来思考太阳系的方式。
矮行星是太阳系中最常见的行星类型，但我们只近距离观测过其中一颗。星际探测器可以在前往恒星的途中与另一颗矮行星相遇。（来源：JHU-APL）
JHU-APL
哦，天哪，您愿意深入探讨“什么是行星”的辩论。您可能已经和 Alan Stern 谈过了？
Alan Stern 和我的看法几乎百分之百一致。忘了围绕太阳的同心圆排列的八九颗行星吧。行星科学家和国际天文学联合会（IAU）都认为冥王星是矮行星。好的。让我感到困扰的是，当人们说矮行星不是行星时。这在语法上是荒谬的。
对我来说，我们有类地行星。我们在名词前面有一个形容词。我们有巨行星。有四颗。还有矮行星，它们和其他行星一样，只是个头小。我不相信 IAU 关于“清除其轨道区域”的说法。它们只是小。几乎所有人都同意冥王星是矮行星。这取决于您是否认为矮行星是行星。冥王星是已知最大的矮行星，它是海王星外矮行星的典范。所以这是我关于冥王星仍然是行星的观点。抱歉，我怎么扯到这儿了？
我问您关于星际探测器作为矮行星任务时，您跑偏了。
对！在海王星外区域有 130 颗已知的矮行星。它们是最常见的行星类型。如果您接受矮行星作为一种行星，那么矮行星是太阳系中最常见的行星类型，远远超过巨行星、类地行星甚至卫星行星。然而，它们也是被探索最少、理解最少的行星类别。
如果 NASA 总部决定（a）进行星际探测器，并且（b）选择带有行星增强选项，我们可以携带成像光谱仪，我们可以飞掠另一颗矮行星，可能是夸瓦尔（Quaoar）或贡贡（Gonggong），之前称为 2007 OR10——
等等，IAU 终于给那颗可怜的矮行星起了正式名字？它多年来一直只有个编号。
谢天谢地，它有了真名。2007 OR10 现在是贡贡。是中国的一个创世神。
这两颗矮行星都处于拥有大量奇特的冰，如冻结的甲烷和氮气，或没有的边界线上。所以它们可能活跃，也可能不活跃。它们处于地质上非常非常有趣和可能地质平淡的边界线上。星际探测器，希望能够飞掠夸瓦尔或贡贡或其他矮行星。只要再飞掠一颗海王星外行星（除了冥王星和海王星的卫星特里同，后者可能是一颗被捕获的矮行星），我们就能彻底改变矮行星的比较行星学领域。
50 年的任务对于人类寿命来说太长了。如果星际探测器在 2030 年代发射，到任务结束时您就 90 多岁了。您是否梦想更快的火箭能加快进程？
让我从星际探测器的工程理念开始。这是一个务实的任务。我们的想法是，为了飞行，我们无需发明任何新东西。我们有一个非常务实，甚至保守的工程方法，我们只讨论现有技术，稍作调整即可。我们想真正去做。我们不需要发明任何新东西。
我们唯一可以说“奇迹”的，就是我们需要一个超重型运载火箭，比如 NASA 的 SLS 或 SpaceX 的 Starship Super Heavy（两者都尚未准备就绪，但应该很快就会）。我们以 SLS 为基准，因为 NASA 在该火箭上有一些相当不错的工程性能数据。使用这种火箭，我们认为我们可以达到每年 7 到 8 个天文单位的速度。相比之下，我们最快的探测器旅行者 1 号，每年速度为 3.6 个天文单位。我们将使目前的记录加倍多。
在 JPL 等地，有一些实验性技术正在开发中，可能会使速度再次翻倍。值得等待吗？
如果我们能将速度翻倍，达到每年 14 到 16 个天文单位，对于这个任务的科学目标来说，实际上用处不大。每年以 7 到 8 个天文单位的速度飞行是一个很好的甜点，您可以相当快地离开日球层，在大约 15 年内进入星际空间，但速度足够慢，以便探测器上的仪器能够感知太阳的“呼吸”。
太阳风将日球层吹胀，然后又收缩回来。“呼吸”发生得很慢，我们希望以足够慢的速度飞行，以便能够记录下来。如果我们只是太快地冲出日球层，我们将错过许多太阳动力学。
所以太慢不行，但太快也不行？
是的。现在，如果我们想去探索矮行星赛德娜（Sedna），它目前距离太阳约 90 AU，在其非常长的椭圆轨道上最远可达近 950 AU，那么速度翻倍会很有用。如果我们不在乎日球层在做什么，而想探索更远的星际介质或探索更远的近海王星天体，那么速度快会更有用。如果X行星存在——这是 Mike Brown 和 Konstantin Batygin 假想的行星——那么我们希望以非常非常快的速度，在合理的时间尺度内到达它。
无论如何，在未来十年内似乎没有可行的技术可以使用。与其不断等待下一个十年到来以开发新技术，我们希望基本上现在就完成这个任务。我们从 20 世纪 60 年代初就开始谈论它了。让我们去做吧！
我必须再问一个关于高速太空飞行的问题，因为我确实对探索遥远、遥远的太阳系外围的想法感到兴奋。您如何看待太阳热能火箭的想法：靠近太阳飞行，然后让太阳热量加热您的燃料以获得巨大的火箭助推？
使用太阳热能和太阳奥伯特机动（在最靠近太阳的地方获得最大的助推），问题在于您的隔热罩的质量以及您火箭系统所需的全部管道的质量。当您把所有这些都准备好时，您还不如使用更传统的推进系统，搭载一个轻得多的航天器。工程权衡研究往往倾向于更实际、近期的技术。
嗯，这有点令人沮丧。
一点也不！我是一名科学家，但我发现我的大脑喜欢像工程师一样思考。这是一个多么需要解决的难题：我们可以飞得更快，但如果我们这样做，我们就需要携带更多的燃料，这意味着我们的油箱必须更大，这意味着我们最初的质量更大。然后这对航天器的热问题有影响……
这是对每个组件的整体优化问题：通信、无线电、热防护、质量、油箱的大小。您是只使用肼（推进剂）还是同时使用肼和四氧化二氮？您是自旋稳定还是可以进行三轴控制来将航天器定向到任何方向？我认为这些问题非常迷人。优化并尝试找到正确的解决方案是一个非常酷的问题。
令人震惊的是，您试图解决的问题是所有太空探索中最难的问题。考虑到难度、费用和所涉及的时间，您为什么如此被星际探测器这样的远 frontier 任务所吸引？
我在读本科时，将我的研究重点从想获得天体物理学博士学位转向想获得行星地质学博士学位。原因之一是，我想通过机器人航天器，物理地去到这些地方。天体物理学很棒，别误会我，但我们永远无法去中子星。那永远不可能发生。
去您正在研究的遥远地方有一种满足感。也许有一天我们会向最近的星系，比邻星系统发射探测器。就目前而言，这是我们能做的最好的。我想我只是一个浪漫主义者，被边疆所吸引。
说得真好。我喜欢您在谈论这些的时候，您身后有一只猫在跳舞。
是的，那是 Nixie。她以 Nix（冥王星的一颗卫星）命名。
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