1I/ʻOumuamua 截擊與 550 AU SGL 部署任務:
衛星工程與技術規格白皮書 (v1.0)
第一章:衛星平台通用設計與製造規格
所有探針(天文觀測與數據中繼)均基於「Sundive-Bus」通用平台開發,以實現大規模量產之經濟效益。
1.1 通用平台規格表
| 組件分類 | 關鍵參數 | 技術規格與描述 |
|---|---|---|
| 衛星骨架 | 材質 | 碳纖維增強聚合物 (CFRP) 與鈦合金蜂窩結構 |
| 重量 | 乾重:850 kg | 濕重:1,650 kg | |
| 熱防護系統 (TPS) | 結構 | 11.5cm 碳-碳複合燒蝕盾 + 主動液態金屬(鋰)冷卻循環 |
| 耐受能力 | 12-15 MW/m² 熱通量 | |
| 姿態控制 (AOCS) | 設備 | 高精度引力梯度儀 + 超導力矩陀螺 (CMG) |
| 精度 | 0.001° 指向精度 | |
| 電力系統 | 設備 | 高效三結 GaAs 太陽能陣列 + 固態電容儲能 (近日點折疊) |
| 550 AU 輸出 | 200W (間歇模式) | |
| 計算核心 | 晶片 | 抗輻射邊緣計算單元(虛富岳-Lite) |
| 算力 | 150 TOPS |
第二章:推進系統技術與動力規格(無核化方案)
在排除核動力後,任務完全依賴近日點奧伯特效應(Oberth Effect)之極致利用。
2.1 雙模推進系統規格
| 引擎類型 | 技術原理 | 比衝 (Isp) | 推力 / 功率 |
|---|---|---|---|
| 近日點脈衝引擎 | 高性能 LOX/CH4(液氧甲烷)化學推進 | 380s | 1,200 N |
| 深空巡航引擎 | 高功率霍爾效應離子推進器 (NEXT-C 改進型) | 6,500s | 236 mN / 15 kW |
技術特點:化學引擎於近日點 18 分鐘窗口內進行強噴射;離子引擎則於漫長之巡航期進行連續微調。
第三章:觀測任務儀器組件(上帝視角載荷)
這是 550 AU 任務之核心,負責解構被太陽引力扭曲之「愛因斯坦環」。
3.1 觀測組件詳表
| 儀器名稱 | 技術功能介紹 | 研發預算 (億美元) |
|---|---|---|
| SiC 主鏡組 | 1.2米口徑碳化矽離軸三反射鏡,極低熱膨脹係數 | 8.5 |
| SGL 日冕儀 | 動態自適應遮光屏,抑制比達 10-9,濾除太陽雜光 | 5.0 |
| EMCCD 感測器 | 極低噪點、電子倍增感測器,捕捉微弱星光光子 | 6.0 |
| 激光通訊終端 | 1064nm 深空激光通信 (DSOC v4.0),高精度掃描鏡 | - |
| AI 圖像解碼單元 | 專用演算法處理器,還原扭曲環狀圖像為高清地圖 (v10.5) | - |
第四章:分方案技術路徑與部署策略
4.1 方案 A:1I/ʻOumuamua 十年截擊(科研型)
- 技術重點:強化近距離成像與取樣臂
- 動力配置:優先採用化學能,用於末端會合減速
- 觀測任務:三維雷達掃描與光譜分析
4.2 方案 B/C/極速:星際衝刺(部署型)
- 技術重點:極致 TPS 隔熱與主動磁屏蔽(削減 30% 熱負荷)
- 動力配置:5-6 次太陽深潛,最大化奧伯特增益
- 觀測任務:快速部署至 550 AU 指定天區焦線
4.3 40+40 陣列部署(十二宮與二十八星宿)
- 天文探針 (40顆):全套 SGL 觀測組件,分佈全天球焦點
- 中繼衛星 (40顆):300-450 AU 部署,加強型 DSOC 激光骨幹網
第五章:預算花費、技術瓶頸與風險分析
5.1 任務預算分配總表 (總預算:104 億美元)
| 項目 | 金額 (億美元) | 描述 |
|---|---|---|
| 衛星量產 (80顆) | 40.0 | 平台通用化與規模化生產優勢 |
| 觀測組件研發 | 34.0 | 高解析度 SiC 鏡組與 AI 還原系統 |
| 推進與熱盾 | 30.0 | TPS 系統、屏蔽線圈與雙模動力系統 |
| 發射與運維 | 30.0 | SpaceX Starship 發射 + 25 年深空網運作 |
| 註:總預算降低 20%(量產效應 + 無核化) | - | |
5.2 核心技術瓶頸表
| 技術瓶頸 | 嚴重程度 | 2026 年解決方案 |
|---|---|---|
| 近日點熱力閉合 | 極高 | 主動磁屏蔽 + 液態鋰循環散熱 |
| 550 AU 焦線鎖定 | 高 | 自主引力梯度導航(5m 精度) |
| 數據回傳帶寬 | 中 | 40 顆中繼星激光骨幹網 |
結論:2026 年的執行建議
本方案已完成從動力學到熱力學的物理閉合。
藉由排除不切實際的核動力,將資金集中於量產高精度觀測載荷與主動防護技術。
這套方案將使人類在十年內獲得系外行星的「街道級」影像,成為 21 世紀最偉大的天文遺產。
報告結束。
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