“通往火星的垫脚石”：麻省理工学院天体物理学家理查德·宾泽尔说，小卫星可能帮助我们成为行星际物种

麻省理工学院研究员理查德·宾泽尔研究近地小行星已有五十多年，他相信有一天它们可以充当“太空加油站”。

超过 30,000 颗小行星正在接近地球的路径上运行。有些是巨大的巨石，有可能撞上我们的星球，而另一些则是被称为小卫星的小岩石，它们沿着地球无害地移动。半个世纪以来，麻省理工学院 (MIT) 的天文学家理查德·宾泽尔 (Richard Binzel) 一直致力于研究它们。

《生活科学》采访了宾泽尔，讨论了小卫星以及这些小岩石最终如何帮助人类进行首次火星之旅。

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与麻省理工学院天文学家理查德·宾泽尔的问答

Kiley Price：告诉我你是如何对小卫星和近地小行星感兴趣的。

理查德·宾泽尔：嗯，50 年前我发表了第一篇关于小行星的论文。当我开始对成为一名科学家感兴趣时，小行星基本上还没有被探索过，其科学潜力也没有得到充分认识，因此这似乎是一个发展专业知识的富有成果的领域。

KP：是什么让小卫星作为行星际探索的垫脚石如此有吸引力？

RB：小卫星很有吸引力，因为它们很容易用最小的推进力到达。它为测试技术和评估我们如何利用资源和空间来进一步人类探索提供了绝佳的机会。

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KP：你能给我解释一下“火箭暴政”方程吗？

RB：火箭方程的专制之处在于，如果你在太空中需要燃料，你必须将燃料发射到地球之外。你需要燃料来发射该燃料。因此，在太空中可以进行多少机动，仅仅取决于您可以从地球表面升空多少燃料，就存在一个收益递减点。

KP：听起来像是一个恶性循环。那么当飞船变重时，就必须添加更多的燃料吗？

RB：是的，完全正确。我给你举个例子。我[参与的]任务之一是飞往冥王星的新地平线任务，这是一次飞越冥王星的任务。它之所以是一次飞越，是因为我们想在合理的一生中——比如九年——到达那里，因为一是：我们希望在它到达那里时还活着，二是：宇宙飞船机器不会永远工作。长话短说，即使拥有最大的火箭，我们的航天器也无法携带足够的燃料来停止、减速并在到达轨道后进入轨道。就像刚才的火箭方程式所说，如果你要在十年内到达那里，你就无法发送足够的燃料。你使用了太多的燃料来加速到达那里，你无法发射足够的燃料来减速。

KP：当宇航员已经进入太空时，我们如何获得燃料？

RB：小卫星或太空资源打破了必须从地球发射燃料的束缚。实际上，你可以从太空资源中收集到的所有燃料都可以用来带你去你想去的地方。所以最重要的问题是：我们可以在太空建立加油站吗？

我认为下一个技术挑战是展示太空资源开发。 SpaceX 或许还有 NASA 想要开始在太空飞船上测试太空加油，但还有另一种火箭基本上可以发射一个燃料箱，然后你可以用它来给你的宇宙飞船加油。

这就是问题的一部分，如何在太空中将燃料从一个容器转移到另一个容器？这是以前从未做过的。但这与获取燃料、从月球两极、小卫星或小行星获取水是不同的。我认为如何从物体或身体和空间中提取资源是一个开放的、尚未解决的技术挑战。

编者注：水由氧和氢组成，这是火箭推进剂最重要的两种分子。通过向水中引入电流，科学家可以分离这些分子，然后将它们转化为单独的液化形式。当这两种液化材料在燃烧室中结合时，氢气将充当燃料，氧气将充当氧化剂，它们共同为火箭提供穿过太空所需的推力。因此，富含水的小行星可能是极好的燃料来源。

KP：您认为什么可以帮助我们识别太空中更多的小卫星？

RB：调查、调查、调查——我们必须看看！识别任何可能危险的小行星的过程自然会发现小卫星。寻找那里存在的东西并确保在未来十年或几个世纪内不存在悬而未决的小行星危险是一项成年人的责任，现在我们有能力执行。

最富含水的小行星或小卫星可能也富含碳，这使得它们非常暗，因此它们不会反射太多阳光。但这对于我们可以放置在轨道上的勘测望远镜来说是一个好处，例如NEO Surveyor任务，它将在红外光中搜索小行星，这意味着它们可以通过它们的热信号来检测。较暗的小行星温度较高，因此最适合由太空望远镜（例如 NEO Surveyor 任务）探测到。

LSST，或者现在所谓的维拉鲁宾望远镜，位于地球上，因此它有昼夜循环。我不能离太阳看得太近。

[但是]如果你在轨道上[像 NEO Surveyor]，如果你在太空中，你可以 24/7 运行。您可以覆盖更多的天空，也可以覆盖更靠近太阳的天空，因此它们是相辅相成的。它们对于寻找有可能靠近地球的小行星来说是非常出色的一二拳、一二补充。这对于危险、识别可能的危险非常有用。它是寻找可用空间资源的理想选择。

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KP：您认为人类多久才能成为行星际物种？

RB：这十年肯定不会。我认为离开地月摇篮，至少到达火星附近，但不一定登陆火星，需要30年的时间。

KP：您认为需要首先采取哪些步骤，您认为小卫星适合在哪里？

RB：第一步是在地球轨道之外进行长期太空飞行。下一步是长期太空飞行，离开地月系统的摇篮数月，然后往返火星。这可能会模仿阿波罗 8 号，它基本上是绕月球并返回地球的往返旅行。

我认为小卫星可以适应离开地月摇篮的第一步，在那里，不仅仅是在广阔的虚无中漂浮和运行在深空，实际上还有地方可去，有事可做。因此它们可以成为前往火星的目的地或踏脚石。