一个富有远见的概念提出，以光速的一小部分，向附近的一个黑洞发射一艘不大于回形针大小的航天器。

该飞船由地面激光提供动力，采用超轻型纳米技术建造，能够在不到一个世纪的时间内完成旅程，并发送回可能证实或挑战爱因斯坦广义相对论的数据。

如同回形针大小的航天器正加速飞向黑洞

这听起来像是科幻电影里的情节：一个重量不超过回形针的航天器，在激光束的推动下，以光速在太空中向黑洞冲刺。它的目标是探索空间和时间的本质，同时检验物理定律。然而，对于天体物理学家和黑洞专家科西莫·班比（Cosimo Bambi）来说，这一设想绝非遥不可及。

在《iScience》期刊上发表的一篇论文中，班比（Bambi）提出了一个将此类深空任务变为现实的计划。如果能够实现，这次旅行可能将持续一个世纪，并将从附近的黑洞传来数据，这些数据可能会改变我们对广义相对论和宇宙基本法则的认识。

“我们现在还没有这项技术，”来自中国复旦大学的作者科西莫·班比说道，“但二三十年后，我们可能会有。”

即将面临的两大关键挑战

这一宏伟构想依赖于克服两大主要障碍：定位一个足够近的黑洞作为目标，以及设计能够经受住整个旅程的探测器。

根据当前对恒星演化的了解，距离地球可能仅有20至25光年处就存在一个黑洞。然而，班比解释说，发现黑洞绝非易事。因为黑洞不发光，望远镜实际上无法观测到它们。相反，科学家是通过观察黑洞如何影响附近恒星或使附近经过的光线弯曲来识别它们的。

班比（Bambi）说：“现在已经有了新的发现黑洞的技术。我认为，我们有理由期待在未来十年内发现一颗附近的黑洞。”

纳米工艺：高速解决方案

一旦确定了目标，接下来的难关就是如何抵达。传统航天器依靠化学燃料提供动力，体型笨重且飞行缓慢，无法完成这一旅程。班比指出纳米飞行器可能是解决办法，这种纳米飞行器是以微芯片和光帆组成的克级探测器。地面激光将向光帆发射光子，使飞行器加速到光速的三分之一。

若以该速度飞行，该飞船可在约 70 年内抵达 20 至 25 光年外的黑洞。其收集的数据需再过二十年才能传回地球，因此整个任务时长约为 80 至 100 年。

探索现实边缘的物理学

一旦探测器接近黑洞，研究人员就可以开展实验，以回答物理学领域一些最紧迫的问题。黑洞真的有一个连光都无法逃脱其引力的事件视界边界吗？黑洞附近的物理法则会发生变化吗？爱因斯坦的广义相对论在宇宙最极端条件下仍然适用吗？

邦比指出，仅激光一项就要耗费大约一万亿欧元，而且制造纳米飞船的技术还不存在。但他表示，30 年后，成本可能会下降，技术也可能跟上这些大胆的设想。

从科幻小说到已证实的可能性

“这听起来可能有些疯狂，在某种程度上也更接近于科幻小说，”班比（Bambi）说道。“但人们曾认为我们永远无法探测到引力波，因为它们太弱了。然而，我们在100年后做到了。人们还认为我们永远无法观测到黑洞的阴影。然而，50年后的现在，我们已经拍到了两个黑洞的阴影。”

参考文献：科西莫·班比 (Cosimo Bambi) 的文章《一项测试天体物理黑洞的星际任务》，发表于 2025 年 8 月 7 日，《iScience》期刊。DOI：10.1016/j.isci.2025.113142

本研究得到了中国国家自然科学基金的资助。

不要错过任何一项突破：订阅SciTechDaily新闻通讯。