2029年將是向90377號小行星賽德娜發起探測任務的完美年份

90377號小行星賽德娜（Sedna）是一顆遙遠的跨海王星天體，它以高度橢圓、11,390年長的軌道而聞名。賽德娜目前正在前往2076年的近日點（它最接近太陽的地方）。之後，賽德娜將再次進入遙遠的太空，並且在一萬年後才會回來，這使得這次飛越成為一次萬載難逢的機會，可以研究來自太陽系遙遠地區的天體。目前沒有計劃中的賽德娜任務，但天文學家已開始為這種可能性做計劃，並且此類任務的理想發射日期正在迅速臨近，其中兩個最佳發射窗口將於 2029 年和 2034 年出現。

塞德娜在2003年11月14日由加州理工學院的天文學家邁克·布朗（Mike Brown）和他的團隊發現，是一系列潛在的矮行星之一，它的發現導致冥王星在2006年降級成為矮行星。我們可以從遠處看出，塞德娜的大小與小行星帶中最大的天體穀神星差不多，但它的成分和起源卻大不相同。它的化學組成顯示它可能由稱為托林（tholins）的深紅色有機化合物覆蓋，與冥王星和其它古柏帶（Kuiper belt，中國大陸譯作：柯伊伯帶）天體上的物質相同。與冥王星不同的是，它通常太冷，表面上豐富的甲烷無法蒸發並以雪的形式回落，儘管塞德娜在接近太陽時可能會短暫形成一層以氮氣為主的大氣層。

真正讓賽德娜與其它已知矮行星候選者區別開來的是它巨大的軌道，它將它帶到奧爾特雲（Oort cloud）的內邊緣，奧爾特雲是太陽系最遙遠的區域，長周期彗星潛伏在那裡。

有幾種不同的理論來解釋賽德娜如何最終出現在這個位置。其中最引人注目的理論是一顆未知的第九顆行星（可能是地球大小的十倍）擾亂了塞德娜的軌道，並將它和其它幾顆天體掃入了高度拉長的軌道。訪問塞德娜可能不會解開這個特別的謎團，但它會告訴我們很多關於這些極端跨海王星物體的組成的資訊。

發射探測太空船到達賽德娜並不是一件簡單的任務。即使在最接近的地方，賽德娜也只會距離太陽76天文單位左右。相比之下，海王星大約是30天文單位，而1977年發射的航行者號（Voyager）太空船任務剛剛分別穿越了150天文單位和125天文單位。這意味著啟動探測賽德娜的時間更需要早，而不是更晚。

在計劃前往賽德娜的任務時，兩艘航行者號太空船是尋找靈感的好地方。它們著名的是利用行星的幸運排列來進行外太陽系的盛大旅行，從木星取得能量以加快速度並到達更遠的目標。需要類似的重力輔助才能使前往賽德娜的旅程變得可控。由俄羅斯科學院太空研究所的弗拉迪斯拉夫·祖布科（Vladislav Zubko）領導的一組科學家最近模擬了一系列可能的賽德娜軌跡，認為2029年的發射日期是最可行的選擇。

他們確定，2029年的軌道將首先將太空船帶到金星，然後返回地球兩次，然後在前往賽德娜的途中經過木星，飛行時間短至二十年，但在三十年範圍內更理想。更長的飛行時間在重力輔助期間增加太空船在木星上空的高度，減少暴露在氣態巨大行星有害輻射下的時間。

三十年的飛行計劃也意味著可以更慢地掠過賽德娜，提供更多時間來收集有關這顆天體的數據。選擇此選項將使太空船在經過賽德娜時的相對速度為每秒13.70公里，與2015年新視野號接近冥王星的速度相近。

作為獎勵，這條軌道還可以將使太空船飛越一顆直徑為145公里、編號20的小行星馬賽星（Massalia），為團隊提供了一個額外的科學目標來研究，並有機會測試太空船的系統。

該團隊提出的第二條軌跡將包括2034年的發射，並將提供類似的額外飛越，這次是編號16的金屬小行星靈神星（Psyche）。

目前，尚不清楚賽德娜的任務是否真的會在未來十年內完成任務規劃，但由於這是我們未來一萬一千年的唯一機會，這個想法肯定會給予優先考慮。

【圖：美國太空總署；文：節譯自今日宇宙網頁】 研究全文刊登在2021年12月24日出版的 arXiv 論文預印本網站 標題是：Analysis of Mission Opportunities to Sedna in 2029-2034