一项新研究提议向20光年外的黑洞发送一枚克级探测器。

天体物理学家科西莫·班比（Cosimo Bambi）提出了一项为期百年的计划：利用强大的激光束，将一枚“回形针大小的纳米飞行器”送往一个黑洞。

这项大胆任务的目的将是检验物理学的基础理论和广义相对论。

一个持续百年的黑洞任务？这现实吗？

坦率地说，这个概念目前面临着巨大的技术挑战和数万亿欧元的经济成本。

但班比相信，在未来几十年内它有可能成为现实。

“我们需要‘幸运地’在20至25光年内找到一个黑洞。当然，这不在我们的掌控之中。如果太阳系20至25光年范围内存在一个黑洞，那么找到有兴趣发送探测器去研究它的群体应该不会太难，”该研究的作者、中国复旦大学的天体物理学家科西莫·班比（Cosimo Bambi）表示。

任务蓝图

该任务的核心构想是一枚纳米飞行器 —— 一个配备有微型芯片和光帆、重量仅克级的探测器。

探测器上的光帆将受到来自地球地面强大激光发射的光子轰击，从而将探测器加速到“约三分之一光速”。

以此速度飞行的纳米飞行器，大约需要70年才能抵达一个20至25光年外的黑洞。整个任务将持续80到100年 —— 额外的二十年用于将收集到的数据传回地球。

首要的重大障碍是找到一个邻近的黑洞。

这些宇宙巨兽因不发光而难以探测；通常是通过观测它们对附近恒星的引力效应或对光线的扭曲来定位的。

班比乐观地认为，现有及未来的技术将使科学家在未来十年内找到合适的目标。

任务的可行性直接取决于最近黑洞的距离。

如果黑洞位于40至50光年之外，任务将变得极具挑战性。如果黑洞距离超过50光年，技术障碍将被认为过大，任务很可能会被放弃。

克服障碍

除了找到黑洞，这项提议的任务还面临两大障碍：当前技术的局限性和高昂的成本。

作者指出，标准的化学燃料航天器对于星际航行来说太慢了。该任务需要一种目前尚不存在的纳米飞行器技术，而推进它所需的激光器当前造价约为一万亿欧元。

但好的一面是，技术一直在飞速发展。

在未来30年内，该任务的成本可能降至约10亿欧元 —— 与我们今天用于大型太空任务的支出相当。

那么，如果成本可能可控，技术本身呢？一个回形针大小的飞行器能否在穿越星际空间的漫长旅程中存活下来？

班比认为可以，并引用了像旅行者1号这样的探测器为例（它于1977年发射，至今仍在运行）。

科学回报

现在，最重要的是该任务的科学目标。

班比认为，地面仪器，如引力波探测器和强大的望远镜，固然价值非凡，但它们存在局限性。这些仪器需要复杂的理论模型来解读来自“复杂”环境的数据。

“我们并不确切知道它们（指黑洞）所处的具体环境，因此构建正确的理论模型可能在根本上就是不可能的，”他告诉IE。

向一个孤立黑洞发送探测器将提供一个更“洁净”的系统供研究，从而允许进行直接、精确的测量和实验。

一次成功的任务可能回答物理学中最深刻的一些问题，例如黑洞是否具有事件视界，以及爱因斯坦的广义相对论在宇宙最极端的条件下是否仍然成立。

该项目目前是一篇旨在引发科学界讨论的“前瞻性文章”。而科学，正是关于实现不可能之事。

该研究成果已发表在《iScience》杂志上。

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