天体|太阳系“高速公路”，天体转移速度提升万倍，是航天事业重要依据
你可能无法想象 ， 在我们的太阳系空间中 ， 隐藏着一条天体专用的“高速公路” 。 在这条通道上 ， 天体的轨道转移速度远远超过了我们的想象 。
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我们知道 ， 太阳系中天体的轨道不是固定的 ， 尤其是彗星、小行星这些小天体 ， 很容易受到行星强大引力的干扰而发生轨道转移 。 长期以来 ， 科学家们都认为这是一个非常漫长的过程 。
比如从木星轨道附近的区域到海王星轨道附近 ， 二者之间相隔有近40亿公里 ， 非常遥远 。 根据以往的理论 ， 一颗天体想要完成如此大距离的轨道转移 ， 可能需要几十万、几百万年甚至更长的时间 。 而塞尔维亚贝尔格莱德天文台的Nataa Todorovi和她的团队发现 ， 在太阳系这条被他们称为“太空流形”的通道上 ， 小天体只需要几十年的时间就可以完成这样的转移 。
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当然 ， 虽然比喻为高速公路 ， 但这条通道看起来也不过就是普通的宇宙空间 。 因此 ， 想要发现这样的通道的确是一件非常不容易的事情 。
首先 ， 通过太阳系内相关小天体的运行模式 ， 研究团队发现了一些注意的地方 。 他们观测的天体主要包括以下这几个类群
木星族彗星(JFCs)：轨道通常在木星内侧 ， 轨道周期不足20年;
半人马小天体(Centaurs)：运行于木星与海王星轨道之间的天体 ， 它们名义上是小行星 ， 但会表现出彗星的一些特征 ， 因此身份至今是个谜;
外海王星天体(TNO)：是目前人类观测到最遥远的一类天体 ， 其轨道比最远的行星海王星还要遥远 。
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这三类天体基本上就是以木星轨道和海王星轨道为分界线来区分的 ， 其中外海王星天体有时候会越过半人马小天体变成木星族彗星 。 以往的模拟结果显示 ， 这样的过程短则需要1万年 ， 最长甚至可能要花掉10亿年的时间!
不过 ， 最近有一篇论文指出：太阳系内可能存在着一条与木星轨道相连的通道 ， 连通着半人马小天体和木星族彗星 。
不过 ， 这篇文章里略过了一个问题 ， 那就是拉格朗日点 。 所谓的拉格朗日点 ， 就是两个物体在相同的公转轨道上保持一致运行规律的点 。 在这项研究中 ， 我们就需要观测木星的拉格朗日点 。 在太阳和木星的相互作用下 ， 就会有流形空间出现 。 所谓的流形空间 ， 大意指的就是局部具有平面几何性质的空间 。
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为了探测这种太空流形 ， Todorovi带领着她的团队利用一个名为快速李雅普诺夫指示器(FLI)的设备进行了对这种天体混乱的探测 。 太阳系小天体的这种混乱与稳定或不稳定流形的出现有关 ， 而这种指示器则可以在短时间内迅速捕捉到它所采用的动力学模型所表现出的一些细节特征 。
他们在论文中介绍：“在本次实验中 ， 我们利用FLI检测了太空流形的存在和结构 ， 并且捕捉到公转时间尺度上的不稳定性 。 换句话说 ， 我们通过这种敏感而且可靠的数学工具实现对太阳系内快速运输区域的大致定义 。 ”
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在本次研究中 ， 他们一共获得了太阳系中数百万个轨道的数据 。 并且他们还计算了这些轨道和已知的流形之间的匹配度 ， 从金星到海王星 ， 对太阳系内7颗行星所产生的引力效果进行了模拟 。
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