这听起来像科幻场景:一艘重量不超过回形针的微型航天器,由激光推进,以接近光速飞向黑洞,执行验证物理定律的任务。尽管技术尚未成熟,但科学家认为这一设想有望在未来几十年内实现。
根据复旦大学意大利籍天体物理学家柯斯莫·班比(Cosimo Bambi)发表在Cell Press期刊《iScience》上的研究,该任务需解决两大难题:定位近地黑洞和开发耐航探测器。现有理论推测,距地球20至25光年处可能存在黑洞,但其探测依赖间接观测手段,如分析黑洞对周围恒星和光线的影响。科学家预计,未来十年内有望发现目标。
传统化学燃料航天器无法胜任此任务,而克级纳米探测器(含微型芯片和光帆)或为关键。地基激光可通过光子冲击光帆,将探测器加速至光速的三分之一。按此速度,探测器约70年抵达黑洞,数据传回还需20年,全程约为80至100年。
任务的核心科学目标是验证黑洞的“事件视界”是否存在,探索极端环境下的物理定律变化,以及检验广义相对论的普适性。目前,仅激光系统造价就高达1万亿欧元,且纳米探测器技术尚未突破,但技术进步可能在未来30年缩小差距。
回顾科学史,引力波探测和黑洞成像也曾被视为不可能,但最终成为现实。这项研究或将为人类认识宇宙开启新篇章。