20世紀60年代的早期太空競賽中了解太空中目標天體的精確位置有多難？
發表于 2025-12-11 20:25:25
來源：
桑間濮上網
距離太陽最近的恒星——比鄰星（Proxima）
（神秘的地球uux.cn報道）據新浪科技（任天）：在20世紀60年代的早期太空競賽中，如果是年代以宇宙飛船導航所需的精確度而論，美國和蘇聯的早的精多難蘇州美女快餐外圍上門外圍女（微信181-8279-1445）提供1-2線熱門城市快速安排30分鐘到達科學家實際都不清楚火星、金星等行星的期太確位具體位置。這聽起來有點可笑。空競空中當然，解太當宇宙飛船到達這些行星附近時，目標他們還是天體能大致知道目標會在哪里。但是世紀賽中，這里的年代“大致”可能意味著1萬或10萬公里的偏移量。行星的早的精多難位置，即它們的期太確位星歷表，依賴于以極高精度對其軌道隨時間推移的空競空中變化情況進行校準。但唯一合理的解太方法是直接測量，就像古代的目標水手需要沿著島嶼或海岸線航行，以便確定緯度和經度一樣。
關于這個問題，一個很不體面的例子發生在1961年初。從蘇聯發射金星1號（Venera 1）探測器開始，人類向金星發射探測器的蘇州美女快餐外圍上門外圍女（微信181-8279-1445）提供1-2線熱門城市快速安排30分鐘到達計劃便拉開了序幕。蘇聯和美國科學家都希望能最早確定金星的位置，并以此來精確計算天文單位——當時被定義為地球中心與太陽中心之間的平均距離。在地球上，可以通過測量從金星上反射的雷達信號來確定距離。幾個月后，蘇聯人自豪地宣布了基于金星的天文單位測量改進方法，但美國人很快發現，這與他們自己的雷達測量結果相差約10萬公里。美國人興高采烈地嘲笑蘇聯人，說他們可能發現了一顆新的行星。
回想起來，這臺蘇聯探測器——原本計劃在測距結果宣布的時候飛掠金星——之前已經經歷了一系列的挫折，包括失敗的熱控制和姿態控制失靈。盡管它可能確實經過了金星附近的某個位置，但我們永遠也無法確切知道它與該標記位置的距離，因為在那一點上，地球與探測器的所有通訊都停止了。
錯誤認定金星的位置可能會帶來災難性的后果。金星1號探測器可能因為偏離太多而無法獲得任何有用的數據，它也可能直接撞向行星，造成不光彩的墜毀。可以想見，在這些慘痛的教訓之后，科學家們會多么努力地確定太陽系天體的位置，與之相關星歷表也編制得越來越厚，越來越精確。然而，即使有了長足的進步，精確定位航天器及其行星目標所面臨的基本問題仍未完全解決。在某種意義上，問題反而愈加尖銳。
如今，位于美國加利福尼亞州的美國航空航天局（NASA）噴氣推進實驗室是星歷表的主要編制機構之一，提供了精心編寫并不斷更新的數據，幫助我們確定行星、衛星、彗星、流星群和小行星的位置。這就像農民所用的年歷，只不過是用于行星探索。然而，隨著探索范圍越來越遠，我們的目標越來越新奇，我們所面臨的挑戰也越來越大。
已經有機構在草擬一項雄心勃勃的計劃，希望利用強大的激光，推動帶有輕型帆的微型“納米飛船”（nanocraft），一路航行到南門二（半人馬座α）恒星系統。該系統距離地球超過4光年，如果以20%的光速（約每小時2.16億公里）前進，需要花費至少20年的時間。在正確的時間到達另一個恒星系統的正確位置，這個問題遠比到達遙遠的太陽系邊緣星球（如冥王星）復雜得多，雖然前往冥王星就已經夠困難的了。
2006年，NASA的“新視野號”探測器以破紀錄的速度發射，在9年多的時間里飛到冥王星附近（在木星引力幫助下），飛行距離近50億公里。利用地球上的望遠鏡觀測，以及對冥王星的軌道運動進行精細的計算機模擬，我們可以確定該探測器在天空中的位置，精確度可達約0.00014度角。然而，冥王星太過遙遠，如此微小的不確定性也會導致約13000公里的位置誤差，足以嚴重阻礙近距離飛掠任務。更加復雜的是，新視野號在軌道上經歷了難以預測的漂移，這是钚發電機產生的不均勻熱輻射所導致的。
新視野號終于在2015年7月與冥王星相遇，這讓那些在發射之后等待了相當長一段時間的科學家們松了一口氣。它以12500公里的距離飛掠冥王星。最后，為了快速掠過冥王星及其衛星，新視野號在接近正確路徑的任何地方都要進行細致的位置測量，并使用探測器自帶的相機進行航向修正。這一過程需要極大的耐心。
現在，讓我們來比較一下冥王星與距離太陽最近的恒星——比鄰星（Proxima）。比鄰星位于半人馬座，是半人馬座α三合星的第三顆星，以每秒約32.19公里的速度相對太陽運動。不過，每秒0.01公里的最小有效數字，意味著在為期20年、600多萬公里的任務中會累積相當大的位置不確定性。這還是恒星，一個明亮的、比較容易研究的天體，而恒星系統中的行星亮度會下降10億倍，其位置也更加難以確定。與新視野號一樣，星際探測器很可能不得不隨時跟蹤自己的目標，并且必須自主完成，因為與地球的來回通信就需要數年的時間。
至于微型航天器能否攜帶必要的計算工具，或者是否具備追蹤目標所需的感知和操縱能力，還有待觀察。明亮的恒星本身可能就是最好的標記，可以和太陽一起作為導航燈塔。從激光二極管發射的微弱脈沖可以提供調整方向的推力，但更關鍵的是，數百甚至數千臺具有人工智能的納米飛船在發射之后，每一臺都具有相互學習的能力，或許可以通過大規模冗余和犧牲多數來達到時間和空間目標。然而，當你試圖用一顆子彈去攔截另一顆飛來的子彈——無論是恒星還是行星——時，差錯可能是在所難免的。
不難發現，在數千或數百萬公里的范圍內，位置的不確定性可能會給太空探險者帶來麻煩。但奇怪的是，繞軌道運行的恒星和行星具有一些基本的物理學屬性，這些屬性取決于非常小的位置不確定性，并且可以毫不含糊地決定整個系統的生存。究其根源，在于引力物體之間的動力混亂現象，以及混亂但數學上可繪制的不穩定性，還有天體運動的不可預測性。盡管科學家自19世紀80年代就發現了混沌現象，但直到20世紀80年代，研究人員才開發出專門用途的計算機，以精確模擬太陽系中行星受引力驅動的運動。這些模擬揭示了我們生活在一個多么混亂的空間中。
結果表明，如果在數千萬年到數十億年的時間里追蹤太陽系內物體的運動，諸如水星這樣的行星位置出現毫米級的變化，也會產生很大的影響：未來的軌道可能相對平淡無奇，但也可能使內太陽系變得不穩定，行星被甩向太陽，或者逃逸到星際空間的軌道上，甚至將兩顆行星置于相互碰撞的軌道上。
如此微小的變化會導致如此截然不同的結果，這讓許多希望世界具有某種可預測性的人無法接受。這就說到了人類作為一個物種，似乎一直在努力想要做到的一些事情。我們很希望所謂的現實是固定不變的，或者至少不是變幻莫測的。但現實很少如此。
在將航天器發射到其他行星，甚至其他恒星的過程中，我們別無選擇，只能承認目前的這種不精確性。現實就是如此殘酷，我們對外太空的了解太有限了。甚至自然定律都是基于全然不完美的測量得出的推論，無論是行星軌道和引力，還是代數的邏輯和符號處理——后者是通過人腦和人腦開發的機器來“測量”的。令人驚奇的是，這些定律能夠很好地模擬和預測物理世界的各個方面，幾千年來一直在幫助我們，并使我們感到安心。今天，我們似乎已經設法扭轉了這個問題，可以預測自然中可能發生的各種混沌，從不穩定的天氣條件到不穩定的股票市場，當然還有行星。
這就是為什么誠實面對局限性是一件美好的事情，因為我們能因此找到跨越空間、時間并理解界限性的方法。20世紀60年代的火箭科學家們試圖掌握金星和其他行星的位置，他們甚至都沒有意識到，自己在某些方面已經成為先驅。他們不僅是在穿越虛無的太空，試圖確定幾乎不可能定位的天體，更是在認識現實本身的根本性質。 |
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