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澳大利亚研究人员不久前设计了一款星际推进系统，用于将一艘宇宙飞船发射到我们最近的恒星邻居之一——并使用1亿束激光。
来源：突破攝星计划
澳大利亚国立大学(ANU)的研究团在“突破摄星”项目中，开发一种使用“光帆”技术的超轻型航天器。其振奋人心的目标是在短短20年内，让该星际旅行者穿越数万亿公里的星系，到达距离太阳第二近的半人马座阿尔法星。
据了解，目前远地航天器为旅行者1号，距离地球约220亿公里，仅太阳系之外——在1977年发射的。用我们所谓的传统航天器技术，要到达最近的恒星系统也需要数百年的时间。但是澳大利亚国立大学的天体物理学家ChathuraBandutunga，新研究的第一作者，说到激光推进系统可能是这个宇宙难题的答案。
班杜·顿加解释说：“要跨越半人马座阿尔法星和太阳系之间的巨大距离，我们必须跳出固有思维，打造一种星际空间旅行的新方式。
一篇发表在《美国光学学会杂志B》(Journalof The Optical Society of AmericaB)上的论文概述了其设计理念：在地球上，数以百万计的激光器组成的巨大的阵列，共同照亮宇宙飞船的“帆”，并让它加速执行星际任务。
创建该项目的澳大利亚国立大学节点的物理学家罗伯特·沃德(RobertWard)说，激光的协调是关键。
沃德解释说：“‘突破摄星’计划估计所需的总光功率约为100GW，是目前世界上最大电池容量的100倍。”
“为了完成这一工程，我们估计需要大约1亿台激光器。”
研究人员面临的主要挑战之一是如何测量每个激光“漂移”了多少。
合著者保罗·西布利说：“我们使用一个随机数字信号来搅乱每个激光的测量值，并在数字信号处理中分别解读每个激光。”
“这使得我们能够从一大堆杂乱的信息中挑选出我们需要的测量值。然将问题分解成小数组，并分段连接起来。”
设计原理不仅要求在地面上安装大量的激光器，也需要在空间上安装一个——一个“导向激光器”将被放置在单独环绕地球轨道的卫星上，作为地面展示的指挥。通过测量大气的细微变化并将信息传回来，它将矫正激光在地球上的路径，使它们不会因地球的大气扭曲。
班杜·顿加推测说：“一旦上路，光帆将在真空中飞行20年才能到达目的地。”“在飞越半人马座阿尔法星期间，它将记录图像和科学测量数据，并通过卫星传回地球。”
但这篇论文只是概述了一个设计——接下来，团队必须开始建造。
Bandutunga说：“下一步是在受控的实验室环境中开始测试一些基本元件。”“这包括将小阵列组合成更大阵列的概念，以及大气校正算法。”
相关知识
南门二（αCen、半人马座α）位于天空南方的半人马座，英文名AlphaCentauri，虽然肉眼分辨不出来，不过南门二实际上是一个三合星系统，其中一颗恒星是全天空第4明亮的恒星。不过因为其中两颗恒星距离过近，肉眼无法分辨出来，所以它们的综合视星等为-0.27等（超过第3亮的大角星），绝对星等为4.4等。南门二也作为南十字星座最外围的指引而闻名，因为南十字星座的位置太过南边，所以大部分的北半球都看不到。传闻当年郑和下西洋，就是用它来指引方向。
南门二是距离太阳最近的恒星系，只有4.37光年（约277,600天文单位）。比邻星（ProximaCentauri）通常被认为是这个恒星系的成员，距离太阳只有4.24光年。因为南门二距离地球相对较近，所以在关于星际旅行的冒险小说中，理所当然将它当成“第一个停靠港口”，并预测在人炸时甚至会对这个恒星系进行开发与殖民活动。这些观点通常也在科幻小说与电子游戏中出现。
BY: cosmosmagazine
FY:逆光
如有相关内容侵权，请在作品发布后联系作者删除
转载还请取得授权，并注意保持完整性和注明出处
澳大利亚研究人员不久前设计了一款星际推进系统，用于将一艘宇宙飞船发射到我们最近的恒星邻居之一——并使用1亿束激光。
来源：突破攝星计划
澳大利亚国立大学(ANU)的研究团在“突破摄星”项目中，开发一种使用“光帆”技术的超轻型航天器。其振奋人心的目标是在短短20年内，让该星际旅行者穿越数万亿公里的星系，到达距离太阳第二近的半人马座阿尔法星。
据了解，目前远地航天器为旅行者1号，距离地球约220亿公里，仅太阳系之外——在1977年发射的。用我们所谓的传统航天器技术，要到达最近的恒星系统也需要数百年的时间。但是澳大利亚国立大学的天体物理学家ChathuraBandutunga，新研究的第一作者，说到激光推进系统可能是这个宇宙难题的答案。
班杜·顿加解释说：“要跨越半人马座阿尔法星和太阳系之间的巨大距离，我们必须跳出固有思维，打造一种星际空间旅行的新方式。
一篇发表在《美国光学学会杂志B》(Journalof The Optical Society of AmericaB)上的论文概述了其设计理念：在地球上，数以百万计的激光器组成的巨大的阵列，共同照亮宇宙飞船的“帆”，并让它加速执行星际任务。
创建该项目的澳大利亚国立大学节点的物理学家罗伯特·沃德(RobertWard)说，激光的协调是关键。
沃德解释说：“‘突破摄星’计划估计所需的总光功率约为100GW，是目前世界上最大电池容量的100倍。”
“为了完成这一工程，我们估计需要大约1亿台激光器。”
研究人员面临的主要挑战之一是如何测量每个激光“漂移”了多少。
合著者保罗·西布利说：“我们使用一个随机数字信号来搅乱每个激光的测量值，并在数字信号处理中分别解读每个激光。”
“这使得我们能够从一大堆杂乱的信息中挑选出我们需要的测量值。然将问题分解成小数组，并分段连接起来。”
设计原理不仅要求在地面上安装大量的激光器，也需要在空间上安装一个——一个“导向激光器”将被放置在单独环绕地球轨道的卫星上，作为地面展示的指挥。通过测量大气的细微变化并将信息传回来，它将矫正激光在地球上的路径，使它们不会因地球的大气扭曲。
班杜·顿加推测说：“一旦上路，光帆将在真空中飞行20年才能到达目的地。”“在飞越半人马座阿尔法星期间，它将记录图像和科学测量数据，并通过卫星传回地球。”
但这篇论文只是概述了一个设计——接下来，团队必须开始建造。
Bandutunga说：“下一步是在受控的实验室环境中开始测试一些基本元件。”“这包括将小阵列组合成更大阵列的概念，以及大气校正算法。”
相关知识
南门二（αCen、半人马座α）位于天空南方的半人马座，英文名AlphaCentauri，虽然肉眼分辨不出来，不过南门二实际上是一个三合星系统，其中一颗恒星是全天空第4明亮的恒星。不过因为其中两颗恒星距离过近，肉眼无法分辨出来，所以它们的综合视星等为-0.27等（超过第3亮的大角星），绝对星等为4.4等。南门二也作为南十字星座最外围的指引而闻名，因为南十字星座的位置太过南边，所以大部分的北半球都看不到。传闻当年郑和下西洋，就是用它来指引方向。
南门二是距离太阳最近的恒星系，只有4.37光年（约277,600天文单位）。比邻星（ProximaCentauri）通常被认为是这个恒星系的成员，距离太阳只有4.24光年。因为南门二距离地球相对较近，所以在关于星际旅行的冒险小说中，理所当然将它当成“第一个停靠港口”，并预测在人炸时甚至会对这个恒星系进行开发与殖民活动。这些观点通常也在科幻小说与电子游戏中出现。
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家居半人马座行星
有两个明亮衍射图案的圆圈和蓝色的针状轮盘围绕着他们。这是半人马座阿尔法星系的模拟图像，这是通过TOLIMAN的衍射瞳孔透镜看到的。新的太空望远镜将在离太阳最近的恒星系统中寻找其附近的宜居行星。
图片来源:Peter Tuthill/悉尼大学
在离太阳最近的恒星系统中，是否存在适合居住的行星，甚至生命本身?这是科学家们想要回答的问题，2021年11月17日，他们宣布了一项新的太空望远镜任务，名为TOLIMAN，以发现在最近的恒星系统，半人马座阿尔法星系中是否有任何附近的宜居行星。TOLIMAN是监测我们的天文邻居的轨道干涉望远镜缩写，也是半人马座阿尔法星的古阿拉伯名字。科学家们专门设计了TOLIMAN来寻找我们的恒星邻居周围的世界。
离我们最近的星系
半人马座阿尔法星是离太阳最近的恒星系统，仅4光年多一点的距离。然而，与我们的太阳不同的是，它由三颗恒星组成，而不是一颗。其中两颗与太阳相似，另一颗是红矮星。这两颗类太阳恒星，半人马座阿尔法星A和半人马座阿尔法星B，距离我们只有4.37光年。围绕它们运行的红矮星比邻星(Proxima Centauri)距离它们只有4.25光年。
到目前为止，还没有确定的行星围绕着这两颗主恒星(尽管其中一颗是怀疑的)。但是有一颗已知的行星围绕着比邻星运行。这颗行星名为比邻星b，虽然它只比地球稍大一点，但被归类为超级地球。(它的质量是1.27个地球，直径估计是1.08个地球。)它于2016年被发现，在恒星的宜居带内运行，该区域的温度适合液态水的存在。它环绕恒星一周需要11.2天。
到目前为止，对这个世界的其他了解很少，但它肯定值得进一步研究。和地球大小差不多，而且在宜居带，这本身并不能证明它是宜居的，但它可能是。而且，如果有一颗行星，是否还有其他尚未被发现的行星?
星场中有两颗明亮的恒星，附图是双星半人马座阿尔法星的特写。半人马座阿尔法星系的两颗主恒星，距离地球4.37光年。它们和比邻星是离我们最近的恒星系统。
图片来自美国宇航局/悉尼大学。
半人马座阿尔法附近的宜居行星?
TOLIMAN将搜索比邻星周围的其他行星，以及半人马座阿尔法星系中的其他行星。当然，位于任何一颗恒星的可居住带内的行星都是人们关注的焦点。“突破计划”执行董事皮特·沃登在一份声明中说:
我们最近的恒星邻居——半人马座阿尔法星系和半人马座比邻星系统——正变得非常有趣的。TOLIMAN的任务将是发现那里是否存在能够维持生命的行星的巨大一步。
值得注意的是，即使在发现了数千颗系外行星之后，我们仍然对太阳附近最近恒星周围的行星知之甚少。TOLIMAN项目负责人Peter Tuthill表示:
天文学家有机会使用令人惊叹的技术，使我们能够发现广阔的银河系中数千颗围绕恒星旋转的行星。然而，我们对自己的天庭后院几乎一无所知。这是一个现代问题，我们就像精通网络的城市居民，社交媒体联系遍布全球，但我们不认识住在我们街区的任何人。
Tuthill继续说:
了解我们的行星邻居非常重要。在这些相邻的行星上，我们最有可能发现和分析大气、表面化学，甚至可能是生物圈的指纹:最有可能的生命信号。
微笑的男人，背景是天文壁画，有星星和星云。悉尼大学的Peter Tuthill是TOLIMAN项目的负责人。图片来自悉尼大学。
TOLIMAN项目该项目的工作始于去年4月。TOLIMAN是突破计划、军刀航天和美国宇航局喷气推进实验室(JPL)的合作伙伴。
“突破观察”(Breakthrough Watch)的总工程师皮特·克鲁帕(Pete krupar)说:
在这些附近的行星上，人类将利用高速、未来主义的机器人探测器迈出迈向星际空间的第一步，如果我们考虑最近的几十颗恒星，我们预计一些像地球一样的岩质行星在合适的距离轨道上运行，有可能存在液态水。
该项目的部分资金来自军刀航空，该公司获得了78.8万美元的国际空间投资:来自澳大利亚政府的扩展能力拨款。此外，军刀（航空）还将提供太空飞行任务操作支持，如卫星通信和指挥，空间交通管理和其他飞行服务。正如Tuthill所指出的:军刀是这次任务的关键部分。带有太阳能电池板和部件标签的盒状卫星图。
这是TOLIMAN太空望远镜的设计方案，用来寻找半人马座阿尔法星系中的宜居行星。图片来自悉尼大学。
军刀首席执行官Jason Held表示:TOLIMAN是一个澳大利亚应该引以为豪的使命。这是一个令人兴奋的、尖端的太空望远镜，由一个杰出的国际合作提供。可以放飞自我。
用于观测附近可居住行星的太空望远镜。
与TOLIMAN的望远镜聚焦于我们的近邻不同，其他望远镜，如开普勒和TESS，聚焦于更遥远的恒星。然而，在更近、更亮的恒星周围寻找它们，需要对仪器进行额外的微调。正如JPL的Eduardo Bendek所说:
我们的TOLIMAN任务将发射一个定制设计的太空望远镜，它可以非常精确地测量恒星在天空中的位置。如果有一颗行星绕着恒星运行，它会拉住恒星，让恒星出现微小但可测量的摆动。
中心的明亮恒星与密度极高的星场中的数千颗其他恒星。
半人马座阿尔法星，离我们的太阳最近的恒星系统。它距地球仅4光年，由两颗类太阳恒星和一颗红矮星组成。图片来自Alan Dyer/ AmazingSKY。
更具体地说，衍射瞳孔镜的图案将星光传播成一个复杂的花图案。这使得更容易显示探测行星在恒星运动中产生的微小摆动所需的细节。
TOLIMAN填补了系外行星研究的一个重要位置，在最近的恒星周围寻找它们。如前所述，到目前为止，这项任务实际上比在更遥远的恒星周围寻找行星更加困难。TOLIMAN将专注于探测这些世界，如果它们真的存在的话。它会发现什么?
总结:一项名为TOLIMAN的新太空望远镜任务将在离地球最近的恒星系统——半人马座阿尔法星系中寻找附近的宜居行星。
BY: Paul Scott Anderson
FY: 龙城D哥
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万物都有个中心，宇宙本身也不例外，这已经成为自然界普遍规律。就此而言，人类是没法追求真正的平等的，或者说人类对平等的追求不具备合理性，平等只能作为一个虚无缥缈的理想主义幻想符号。我们所在的银河系也有个中心，那么，银心在哪？
银河系的中心，就是银河系的星系核，也叫银心，就是银河系的自转轴与银道面的交点。人类通过长期的观测和历史知识的积累发现，在银河系的中心凸出部分，呈很亮的球状，直径约为两万光年，厚1万光年，这个区域由高密度的恒星组成。射电望远镜发现，银河系中心处有一个很强的射电源，活动十分剧烈，它被命名为人马座A*。
人马座A*
有人认为，如果银河系中心核的半径不大于0.32616光年，即不大于0.3光年的话，就意味着这里很可能是一个大质量的致密天体的中心，甚至是一个黑洞。但如果中心核的半径为1.95696光年，那么它就算不是一个黑洞，也该是一个质量很大的物质团，其中包含着相当于200万个太阳质量的物质。德国科学家在2008年最终证实，与地球相距2.6万光年的“人马座A”确实是一个质量超大的黑洞（质量约为太阳的400万倍）。
经观察，如果这个人马座A*确实是银河系中心的话，那么他应该确位于人马座方向，坐标为﹕赤经17°42′29″﹐赤纬-28°59′18″。不过，如果有人据此认为银心就在人马座却是不准确的，正确的说法应该是：银心在地球人所观测到的人马座方向上，而不是在人马座中。
星座
星座本来是用于确定天空方位的手段，在航海领域应用颇广。对星座的划分完全是人为的，不同的文明对于其划分和命名都不尽相同，因此星座一直没有统一规定的精确边界。直到1930年，国际天文学联合会为了统一繁杂的星座划分，用精确的边界把天空分为八十八个正式的星座，使天空每一颗恒星都属于某一特定星座。这些正式的星座名称大多都以中世纪传下来的古希腊神话为基础。
星座主要是影像在天球所呈现的视觉归类，但这些恒星其实相互间不一定有实际的力学关系，其实它们之间可能相距很远，并非是天文学上的恒星组合团体。比如，人马座的南斗六星中最远的人马座μ离地球约为3000光年，其他五星最多不过200多光年，有的才几十光年，而作为银河系中心的人马座A*离地球则达2.6万光年。
那么，我们如何才能观察到银河系中心呢？这需要我们首先要搞清楚地球与银河系中心的相对位置。
地球与银河系中心的相对位置
银河系有四条巨型旋臂结构，而太阳系则位于半人马旋臂与英仙座旋臂之间，这两条旋臂都属于银河系的主旋臂，在这些主旋臂之间还拥有一些次级旋臂，太阳系就位于作为次级旋臂的猎户座旋臂上。太阳距银心约十千秒差距，位于银道面以北约八秒差距。从直观的视觉上看，人马座正对着银心方向，它里面的星团和星云特别多，这使得银心与太阳系之间充斥著大量的星际尘埃，所以人类是无法用肉眼看到银心的，在北半球即便用光学望远镜也难以在可见光波段看到银心，只有用射电望远镜或红外望远镜才能够观察到。不过，人类虽然在通常情况下难以看到银心，但如果方法合适，我们也能够观察到银心周边的一些景象。
人马座
首先，我们要找到人马座，因为银心就在人马座方向，这部分银河是最宽最亮的。人马座是一个十分壮观的星座，每年夏天是最适于观测人马座的季节，从天鹰座的牛郎星沿着银河向南就可以找到人马座。6月底7月初时，太阳刚刚落山，人马座便从东方升起，整夜都可以看见它。每年7月7日子夜，人马座中心经过上中天。人马座是黄道12星座之一，它的东边是摩羯座、西边是天蝎座。由于人马座的位置比较偏南，所以地球上北纬78°以北的地区看不到这个星座，北纬45°以南的地区才能够看到完整的人马座，我国绝大部分地区都能看到完整的人马座。
人马座
人马座（Sagittarius），又叫射手座，是一个南天黄道带的星座，面积867.43平方度，占全天面积的2.103%，在全天88个星座中，面积排行第十五。人马座的范围比较大，所包含的亮星比较多，2等星2颗，3等星8颗。这个星座中的天体主要是银河深处的宇宙天体，包括发射星云和暗星云,疏散星团和球状星团以及行星状星云。人马座有多达15个梅西耶天体——这是所有星座中最多的。除了三叶星云之外，另外还有14个梅西叶天体，如著名的礁湖星云M8、马蹄星云M17等等，三叶星云在梅西叶星表中排行20，简称M20。它就在南斗六星斗柄尖上那颗较亮的人马座μ星的西南方大约4°远处。三叶星云距离我们5600光年之遥。如果你能看到三叶星云，则说明你的视觉离银心就更近了一步，这是我们通常人能做到的，用一般的小型天文望远镜或双筒望远镜就可以观测到。
三叶星云
三叶星云是一个有着比较明亮色彩的星云，而且它的面积也是比较大的，这属于一种反射与发射混合型的星云。科学研究者之所以将这个发现称之为三叶星云，是因为在这个星体上面存在着三条十分明显的黑道，犹如三片明亮的树叶紧紧联结到一起，因此，科学家便以此名为其命名。不过，也有研究者将这种星云称之为三裂星云。由于这个星云的颜值非常高，所以，这个星云也一直都特别吸引探索者，不断对其展开研究，这样高颜值的星云就坐落于人马座。有很多天文探索者，他们不断的借助于一些大型的望远镜对三叶星云进行观测与拍照，并发现这个星云的色彩十分的艳丽，能够见到这个星云的观测者无不被它的美丽而震惊到，因为它有着非常艳丽的桃红色，犹如桃花一般，而且在它的旁边还有一个蓝色的小花，这种现象看上去非常的漂亮。
最后，我们还要注意不要混淆人马座和半人马座的区别。其一，就是方位不同，其中人马座属于黄道星座的一员，位于蛇夫座以东，摩羯座以西；而半人马座属于南天星座，位于长蛇座以南，豺狼座与船帆座之间，北方人一般看不到；其二，是亮度不同，其中人马座中亮于5.5等的恒星有65颗，最亮星为箕宿三，而半人马座中亮于6等的星有193颗，其中亮于4等的星有28颗。
半人马座
说一个有趣的事情。半人马座有一颗星是离地球最近的恒星，它是由天文学家罗伯特·因尼斯（Robert Innes）于1915年在南非发现的，他属于天文学上被称之为南门二（半人马座α）的这颗三合星的第三颗星，依拜耳命名法也称为半人马座α星C，西名Proxima。
半人马座α星C是离太阳系最近的恒星，仅有4.22光年，真是“天涯若比邻”，中国人将他称之为比邻星。比邻星是一颗红矮星，位于从地球看位于西南方向2度的位置，它的视星等是11等，绝对星等是非常弱的15.5等。由已知它的距离，推算比邻星实际直径大约是太阳的1\7，质量大约是太阳的1\8。
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