一位天体物理学家提出了一项大胆的设想,即发射一种微型、由激光驱动的探测器前往附近的黑洞,以在极端宇宙环境中检验阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论。这项任务设想使用一种比回形针还轻的“纳米飞船”,它将配备传感器和光帆。强大的地面激光将以接近光速三分之一的速度推动这些纳米飞船,使其能在60到75年内抵达20到25光年外的黑洞。
该任务的主要目标是确定黑洞是否拥有事件视界——即物质和能量一旦越过便无法逃脱的边界。广义相对论预测了事件视界的存在,但尚未得到直接证实。任务将通过一艘纳米飞船观察另一艘飞船接近黑洞的过程。如果事件视界确实存在,那么坠入的探测器信号将逐渐发生红移并衰减,这与爱因斯坦的预测一致。然而,如果黑洞是一个理论上的“模糊球体”(fuzzball),没有事件视界,信号可能会更突然地消失,这可能预示着广义相对论之外的新物理学。实现这一目标需要两项关键技术的突破:发现一个足够近的黑洞,以及开发能够承受星际旅行的先进激光推进系统和微型航天器。虽然目前已知最近的黑洞距离地球超过1500光年,但恒星演化模型表明,可能存在尚未被发现的、距离地球更近的黑洞,甚至可能在20到25光年之内。据估计,建造所需的激光阵列在未来30年内可能达到约10亿欧元,这与当前旗舰太空任务的成本相当。这项提案标志着一项探索基础物理学、理解黑洞和时空结构的宏伟尝试。“模糊球体”理论是弦理论的一种推测,它认为黑洞并非由一个奇点构成,而是由相互作用的弦组成的“模糊”表面,这可能为解决黑洞信息悖论提供一种途径。科学家们正致力于通过引力波天文学等手段来验证这些理论。这项任务的设想与“突破摄星”(Breakthrough Starshot)项目有相似之处,后者旨在利用激光推进技术向比邻星系发送微型探测器。虽然技术挑战巨大,但随着微型化技术和激光推进能力的不断发展,此类任务的实现性正在逐步提高。例如,微型化卫星技术的发展,如CubeSats和NanoSats,已经大大降低了太空探索的成本和复杂性,为更广泛的科学研究开辟了道路。这些进步为我们探索宇宙中最神秘的天体提供了新的可能性,也为检验物理学的基本定律提供了前所未有的机会。