要取一块疑似从太阳系外来的天体 A/2017 U1，地球文明需要付出多大的成本？ 第1页

现在从地球上出发肯定是追不到了。因为这个天体可以摆脱太阳引力，那肯定超过第三宇宙速度42.1 km/s。而人类目前的火箭最高纪录是哥伦比亚号航天飞机14 November 1981达到的7.78 km/s，差的很远。

但是，假如人类足够幸运，提前很多年观测到了这颗天体A/2017 U1，守株待兔可不可能呢？

我觉得是可能的。如我画的图所示，因为这个天体是斜切入太阳系的，也就是和太阳系诸行星的公转面有个角度。如我画的图上的两个红点，只有在水星轨道内部，以及地球和火星轨道中间，各有一个它的轨道和公转平面的交汇点。这两个点可以成为拦截点，错过了只能越飞越远。

我推荐在拦截点2进行拦截，因为在这个位置，其速度明显比在靠近太阳的拦截点1的速度小，而且背对太阳，可以避免太阳辐射对于通信的干扰。但是发射一颗火星卫星是不行的，如图所示，火星离的很远。我们只有提前好几年发射航天器，做一颗人工小行星，围绕太阳公转。

地球文明需要付出多大的成本？我觉得可以参考人类火星计划的预算，NASA 2016财年的具体预算，关于火星的探索主要一部分归属于“行星科研（Planetary Science）”，预算额为13.6亿美元。当然这个计划并不考虑飞回地球来，对于这个小天体，我们打算用五年来做，假设一年30亿美元（预算翻了两倍多），那么五年150亿美金。如果交给中国人来做，我觉得打个五折75亿美金能拿下。

倘若考虑飞回来，当年阿波罗计划年度预算29.67亿美元，占美国GDP的0.4%（冷战时期人类真牛B）。现在也按这个编预算，考虑通货膨胀和减去载人费用，一年编50亿，五年250亿差不多了。如果交给中国人来做，我觉得打个五折125亿美金能拿下。

综上所述，大概要75亿到250亿美元（五年）。NASA一年的预算是190亿，不见得花不起。换中国人干，估计就远超预算了（据说中国航天20年来只有350亿人民币），得加钱。

旅行者二号占尽天时地利进行引力加速也只有大约15.5km/s的无穷远处速度(大概)，但这个玩意足足有26.6km/s啊，而且轨道倾角123º搞个jb引力加速。

而且它太小了，引力场几乎没有，20等星观测也费劲，怎么着陆？仪器找到它都难。

现在已经飞远了，要是早一点预警，兴许可以在近地附近将探测器展开成一个大平面，然后撞击，兴许能获得一些信息，毕竟化学动力火箭时代只能做到这一步了╮（╯＿╰）╭

现在追？要想达到这速度，动力来源肯定不能在自身(这里可以尽情开脑洞，比如霍老爷子提的突破摄星计划和刘电工的阶梯计划)，但这也意味着不能减速甚至调整轨道都很困难。

不能减速怎么着陆？更不用说返回了，只能直接撞上去啊。

虽然太阳系里飞着那么多探测器但探测器不是想发就能随随便便发的，要发射窗口_(:з」∠)_

谢邀，以现有人类技术的极限，如果提前二十年准备有可能实现小型探测器登陆，但绝不可能采样返回

随着后续观测数据的持续补充，现在我们大概知道了这颗小行星/彗星的基本情况是，

基本确定来自太阳系外，直径在160米-400米之间。双曲线轨道，一旦离开便永远不会回来。从水星和太阳之间穿入黄道面，速度在80+千米/秒，从地球下方2400万千米经过，从地球和火星之间飞出太阳系，速度在44+千米/秒。

当然，我们得首先假设人类早在十几年前就发现了它并开始全力准备，大致分析（不定量计算）下可行性。

1。黄道平面内飞掠方案

就飞到旁边看一眼就走的那种方案。

无论是从进入黄道面点（太阳和水星之间）还是离开黄道面点（地球和火星之间），人类都有足够的能力飞掠，但这样好像并没有什么意义，而且由于倾角问题几乎就是一瞬间擦肩而过，科研价值几乎为0，就别浪费钱了。

2。伴飞+降落方案

飞到它旁边跟着它一起飞，像罗塞塔彗星探测器那种，按照目前人类取得的航天成果，基本上有能力去探测太阳系内部任何一颗小行星和彗星（柯伊伯带奥尔特星云神马的就算了）。但这个天体的最大问题在于轨道倾角，它与黄道面保持60/120度夹角，也就是说当我们从地球发射一颗航天器时，要实现这么大倾角的变化。

然而这就非常难了，就好比本来在一个平面运动，你非要跳出这个平面，难度远远大于在同一个平面内加速和减速。

对于星际探索而言我们必须依赖地球运动的初速度，29.8千米/秒的围绕太阳运动速度，然而这个速度是在黄道平面内的，如果要单单把这个速度偏上个60度而哪怕不改变大小，需要付出的代价是（这里以最简单的圆轨道变倾角公式）

也就是说，如果一个深空探测航天器（注意跟近地轨道两码事）从地球出发后仅仅想改变60度轨道倾角，就需要付出29.8千米/秒的速度变化。

目前人类最复杂的深空探测器就是最近刚刚谢幕的卡西尼号探测器，它总重5.7吨，这已经是人类历史上强大最重的深空探测器了（我忽略了更大但失败的俄罗斯人火星探测器Mars 96）。它携带了超过3.2吨燃料，但这些燃料即便全部燃烧完仅仅够实现2.4千米/秒的速度变化，连我们需要的十分之一都不到。

但我们还有一个方案，依靠强大星球引力实现倾角改变，比如当年的旅行者一号就在探测土星的最大卫星泰坦时被一次性甩飞出黄道面，倾角为36度左右。

卡西尼号在土星飞行最后7年内的轨迹图，简直绚烂和复杂到无情，前面还有7年没有画出来。。。

比如，卡西尼号更是在探测土星的过程中利用泰坦几十次改变轨道速度和倾角，13年时间最终实现了90千米/秒的速度变化，可以实现我们的目标了。

所以我们可以依靠地球和月球这个复杂的系统实现同样的方式，把它甩出来相同轨道面且并不消耗太多燃料，实在不得已麻烦木星也行。。。。

但此时我们必须让它环绕太阳，因为地球能围绕地球环绕的卫星必须符合一个叫做希尔球的规则，这里相当于地球能够用引力控制卫星的极限，它的半径大约150万千米，显然远远低于A/2017 U1跟我们的最近距离2400万千米。

所以可以先让地球引力给拉出一个大大的椭圆且与黄道面成一定夹角的轨道，然后再借助地球乃至木星引力助推和自身能量，直接给甩到围绕太阳运动的超大椭圆轨道中。

这个也是可行的，NASA和ESA在1990年合作的尤利西斯号太阳探测器，借助木星引力，把轨道直接甩到了80度倾角、近日点在1.35天文单位，差不多相当于地球和火星之间，跟这个小天体离开时的位置差不多，如果经过精细的轨道设计，这个人类探测器会有大段的轨道与之重合。

但尤利西斯这货6年才走一圈轨道，真的太慢了，所以真心要好好设计轨道啊。

虽然我们不至于选这么大，但也差不太多，而且由于地球的助推能量远不如木星，估计我们要甩很多年很多圈才有可能甩上去。。。。但不管怎样，这都比靠人类目前的航天器和火箭靠谱，人类的化学推进能力，是绝对不可能实现的，而且是远远实现不了。。。

好了，已经几年甚至十几年过去，终于有可能相遇了。

但是还有一个问题，它们相遇时候，速度不一样。

航天器是走椭圆轨道，速度就按照太阳的引力影响，相遇点速度估计在20+千米/秒。那个小天体走双曲线轨道显然快很多（40+千米/秒），我们又面临一个问题：如何赶上？

这时候只能航天器释放一个小型子探测器，扔掉所有没用的质量。而且这个探测器也绝对不能用化学能了，只能用人类的电推进（目前只能用在卫星的微推进上），用电离的氙离子去推进这个小探测器。

2007年美国发射的黎明号，使用电推进已经改变了10.8千米/秒速度。它携带了大约420公斤燃料。我们大可以带上数倍，这样也可能从20+千米/秒达到40千米/秒甚至更快，追上小天体了。

终于二者速度也可以差不多了，小型探测器看起小天体而言相对静止，此时我们可以释放更小的着陆器，像罗塞塔带的菲莱那种(不可能很沉否则当初作为死重电推也推不动啊)。

由于这个小天体实在太小了，引力可以忽略不计，着陆器估计还要带像鱼叉那样的仪器，缓慢撞上去被钩中，就像菲莱那样。

终于，着陆成功！抓紧联系地球（通过伴飞的小探测器），要不就越飞越远了。

所以最后的方案是：

提前10年甚至20年就发射一个重达10吨的大型任务，通过地球和月球乃至木星引力，反复引力助推并加上自己强大的推进能力，最终给甩到一个环日大椭圆轨道。选择难度最小的小天体轨迹离开太阳系的那半段，这段慢很多而且在距离太阳较远的地方，人类航天器受太阳干扰没那么大。当小天体快靠近大型探测器时，释放小型探测器（当然也得有3-5吨级别），全靠电推全力加速实现轨迹重合。在相遇后释放着陆器（100-200公斤级别），缓慢“撞向”小天体，着陆。

这是人类的绝对探测极限，是把所有已有技术放在一起仅有的可能性，做一个太阳系外访客着陆工程。虽然成功率不到一半（已经很乐观了），但绝对是人类史上最牛的一个当然也是最贵的探测器。

而落上去想返回，意味着要克服所有的轨道速度和轨道倾角重来一遍，这时已经没有引力助推和电推啥的了，根本不可能，估计奥特曼也做不到。

而且我们还得首先假设人类早在十几年前就发现了它并精准预测了未来轨迹开始全力准备，现在才发现去追是不可能了。

不过，如果最后放着陆器的时候发现小天体不像彗星一样表面软软的，而是个实心的大石头块，钩子根本没用，那就很感人了：

探测器大概会像打乒乓球一样被弹回来。

好不容易来了又被踢回去了，任务剧终。

所以，人类的极限是准备数十年仅能跟离我们这么近的天外访客打个招呼，所以大家现在知道人类要想摆脱太阳系有多难了吧？