发射探测器搭乘星际天体，能否飞出太阳系，开创深空探索新纪元？

本文基于回答网友邀答的问题，见截图：

这是一个非常有意思的想法。近期正好有一颗太阳系外的天体进入人类视野，且正在朝着我们飞来，在未来一年时间里，会一直在天文学家们的观测范围。如果能够在这样一颗太阳系外来的星际天体上安装一个探测器，让其无需动力乘坐这种免费“空中巴士”，到遥远的天际一游，并将一路观测到的各种数据发送回来供人类研究，岂不快哉？

这颗新近闯入太阳系的星际天体，于今年7月1日被位于智利奥乌尔塔多的ATLAS望远镜发现，开始临时编号为“A11pl3Z”，后来正式编号为“C/2025N1”，为了纪念发现它的望远镜，被命名为“3I/ATLAS”。

这是人类发现的第三颗太阳系外星际天体。第一次发现于2017年，编号为“C/2017U1”，是一颗雪茄状的小行星，昵称被称为“奥陌陌”；第二次发现于2019年，编号为“2I/2019Q4”，为纪念发现它的业余天文学家根纳迪·鲍里索夫，命名为“2I/鲍里索夫（2I/Borisov）”。

“3I/ATLAS”的运动轨道属于不闭合双曲线，且运行速度极快，达到每秒60公里，由此天文学家们认定这是一颗太阳系以外闯入的天体。刚发现时，被认为其直径达到20~40公里，如此巨大的系外小行星闯入，令人震惊。但现在已经基本认定这是一颗类彗星天体，去除其慧发影响，固体内核直径可能约为4~5公里。

“3I/ATLAS”被发现时距离太阳约为6.7亿公里，这已经近于木星轨道；经过16天运动，现在距离太阳约6.1亿公里，由于太阳引力拉扯作用，速度已从每秒60公里提升到了61公里，而且依然在加速。经测算，“3I/ATLAS”到达太阳引力拐点，也就是围绕着太阳拐个弯转向太阳系外飞去的那个点，速度峰值将达到每秒68公里。

根据“3I/ATLAS”的飞行轨迹和速度测算，它将于2025年10月29日到达近日点，届时距离太阳1.38天文单位，也就是约2.06亿公里。这个距离相当在火星与地球轨道之间，之后，“3I/ATLAS”将转头向太阳系外飞去，几个月后，渐渐消失在人类视野外。

由于“3I/ATLAS”进入拐点时与地球并没有在太阳同一侧，因此其近日点时并非近地点。“3I/ATLAS”与地球最近时的位置，是在其掠过太阳拐点一个半月之后的12月19日，这时它会与地球擦肩而过。不过这个“擦肩”的近地点距离约为2.76亿公里，是地球与火星最近距离的5倍多，因此，碰撞的几率几乎为零。

之后，“3I/ATLAS”会一往无前地向外太空飞去，虽然由于太阳引力牵制，其速度会逐渐略微减缓，但直到飞出太阳引力圈，速度还会保持在每秒58公里左右，以后如没有意外，就一直会保持这个速度。这个速度远超太阳系的逃逸速度（第三宇宙速度，每秒16.7公里），因此，“3I/ATLAS”将一去不复返，永不回头。

那么，如果发射一个探测器固定在“3I/ATLAS”上面，利用这颗来自遥远太空的彗星，以人类目前还还难以企及的速度，一路飞出太阳系，这种想法有意义吗？

当然有，如果真能做到的话，意义还很重大，具体列举如下：

首先，可以对星际物质进行原位探测。牛津大学团队通过欧洲空间局 “盖亚” 探测器的数据模拟发现，3I/ATLAS很可能来自银河系的厚盘区域，这是银河系中一个古老恒星构成的结构，位于太阳所在的薄盘上方，那里恒星的年龄普遍超过80亿岁。由此推测3I/ATLAS的母星可能时一颗年龄超过80亿岁的红矮星或类似天体，这个天体在形成早期，可能通过引力相互作用将3I/ATLAS抛到了星际空间，让其在宇宙中流浪了数十亿年。

如果能够发射探测器固定在这颗彗星上，就能弄清它的成分和结构，并分析得到它的年龄及其经历。要知道太阳系的年龄才50亿年，研究这种远超太阳系年龄的天体，弄清它的来龙去脉和状态，对于宇宙起源及银河系起源，乃至太阳系起源、生命起源的研究突破都有着重大意义。

其次，这是一颗高速运动的天体，至少比人类目前发射的航天器要快两到三倍。人类飞得最远的无人探测器旅行者一号，以每秒17公里的速度，飞到太阳风顶层用了35年，到现在已经飞了48年，才飞离我们约250亿公里。如果搭乘“3I/ATLAS”，飞到太阳风顶层只需不到10年，飞到旅行者一号现在的距离只需要13年。

“3I/ATLAS”保持这种速度一直飞下去，只要约18年多就能超越旅行者一号到达人类触及地最远空间，由此就能够得最远更新的空间情况。在这样高速“巴士”上，将人类尚未触及地深空资讯源源不断地发送回来，让人类更快了解宇宙中最新信息，对人类文明发展将起到极大作用。

再次，搭乘这种免费“太空巴士”无需自主推进系统，也不需要导航和纠正轨道，可以节省大量燃料。且探测器可以永远的运行下去，直到亿万年后。当然，要维持探测器仪器工作运行，还是需要又足够能量维系，能源枯竭后，探测器虽然还能附着在这辆“太空巴士”上，也与人类再无联系，只能作为人类文明遗迹，等待着被“外星人”发现并研究。

那么，搭乘“3I/ATLAS”这种免费“太空巴士”的探测器，与人类自己发送的探测器有哪些区别呢？我想，至少有如下几个区别：

直接发射的独立探测器，可以根据人类给定的目标和任务运动，如旅行者一号先后探测了木星、土星及其一些卫星，并拍摄了太阳系全家福，完成任务后才向太阳系外飞去；而搭乘“太空免费公交”的探测器只能被动跟着载体的轨迹，探索方向和目标不受人类控制。

直接发射的探测器独立探索遥远空间环境，并独立验证深空导航与生存技术，为人类未来深空远航积累经验；而搭乘“太空免费公交”的探测器则较为被动，只能根据载体轨迹探测周边情况，且受载体本身物质气体影响干扰，难以纯净客观分析深空物质及其辐射状况。

直接发射的探测器能够受人类控制，可以规避一些太空风险，有既定的任务时间和寿命；搭乘“太空巴士”的探测器则风险不可控，比如在接近太阳时，彗星的挥发会加强，甚至出现表面崩塌解体等状况，此时探测器是否安全则难以预料，由此，其寿命具有不确定性。

因此，人类直接发射探测器，与发射探测器搭乘“太空巴士”各有利弊。现在的问题是，即便有心发射一艘探测器，去搭乘“3I/ATLAS”这个“太空巴士”，有这个能力做到吗？

可以肯定地回答，没有。因为凭着人类现代科技水平，根本还不具备这个能力，理由至少（但不限于）如下几点：

1、时间窗口极端紧迫，根本不够。星际天体从发现到飞离太阳系的时间极短，如“3I/ATLAS” 从 2025 年 7 月发现，到 2026 年飞离，给人类的时间窗口只有约 1 年，要建造发射一艘探测器，必须在数月内完成设计、发射、追踪、附着，现有人类技术根本做不到。实际上，截至目前，任何重大航天任务的规划设计制造和发射，所需准备时间都需要数年到十数年。

如旅行者一号从立项到发射就耗时了10 年；日本研发隼鸟号小行星探测器也花了十几年时间；欧洲“罗塞塔彗星彗核取样计划”1991年启动，研发了14年，2004年发射后，又在太空花了10年的时间去追赶67P（丘留莫夫-格拉西缅科彗星）；美国NASA“双小行星重定向测试”任务研发了7年，于2021年发射（DART）航天器，在太空追踪了10个月，才接近距离地球仅1100万公里的“迪莫弗斯”小行星，实现了撞击，完成人类首次主动防御小行星威胁的任务。

需要强调的是，以上太空任务的探索对象，都是早已经被科学界关注甚至熟知的天体，上述任务时间并未包括了解这些天体的时间。由此，要想在一颗突然出现的彗星上“埋地雷”，一两年时间是远远不够的。

2、人造航天器从初始速度到达到数十公里高速需要足够的时间，且在高相对速度下对接难度极大。“3I/ATLAS” 的速度达 60 公里 / 秒，而采用化学燃料的火箭发射最大速度只能达到每秒11公里左右，要提高速度，就需要通过复杂的引力弹弓组合，如经过多次借力木星、土星、金星乃至太阳等天体的引力提速，才能达到追上“3I/ATLAS” 的速度。对接前，航天器又需要减速，与“3I/ATLAS” 的相对速度误差需控制在0.1米/秒以下，最终实现厘米级精度的软对接。

这些都需要长久的时间调控和磨合。初步测算，探测器需携带15-20 吨燃料（液氢 + 氙气），经过数年到数十年时间，采用各种组合方案，并突破超高速对接技术，才可能实现与 3I/ATLAS 的对接。因此，这只能是未来至少四五十年后的技术，现有技术框架下是无法做到的。

3、这种探测器需要适应天体的极端环境，对接固定在“3I/ATLAS”这种天体上的难度极高。“3I/ATLAS”的表面可能覆盖水冰、甲烷和有机尘埃，存在速度达 1.5 公里 / 秒以上的气体喷流。传统锚定装置（如 “罗塞塔号” 的鱼叉）可能失效，需开发形状记忆合金锚爪和自适应粘附材料（如碳纳米管阵列），能在-200°C 至 300°C范围内保持粘性。

因此，如果要发射探测器到“3I/ATLAS” 上固定，就要了解弄清楚其各方面状态后，才能有针对性设计制造，这些都需要长时间观测研究，还需技术上的重大突破。

4、即便成功对接，要得到探测器发回的信息，还需要深空通信的极限突破。距离地球越远，信号衰减越严重（与距离平方成反比），旅行者一号目前距地球约 250 亿公里，信号传输需 23 小时，接收端需超大口径天线（如 NASA 的深空网络）；搭“太空巴士”的探测器随天体远离后，同样面临通信难题，但由于其路径不可控，可能更早进入信号 “盲区”。这样，十几年后可能早就超出现代技术能够接受到的范围。

所以，这种搭乘免费“太空巴士”探测外太空的想法虽然很好，但当前人类科技状态下根本无法做到，且实际上并不免费，花费之大甚至超出想象，何况权衡利弊也似乎没有这个必要。当然，在未来五十年到一百年后，人类科技发展到更高层次，财富也爆棚，这种想法或许会变成现实。对此，各位有什么看法，欢迎讨论。

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