引力透镜【如何利用引力透镜进行深空探测】
时间：2020-03-07 08:56:00 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
2011年10月27日，国际宇航学院太空科学探索技术部主任克劳迪奥・马可尼先生应邀访问中国宇航学会，与学会副理事长兼秘书长杨俊华和国际宇航科学院(中国)研究中心的相关人员进行了会谈。本刊记者对马可尼进行了采访。
记者：马可尼博士，您好!欢迎光临中国宇航学会，您是世界知名的宇航专家，我对您的研究领域特别感兴趣，比如利用引力透镜作用进行太空探索，《太空探索》有很多读者也对寻找“外星人”这种话题感兴趣。
马可尼：哈哈，你是怎么知道的?
记者：上网。而且我听说您在北京航空航天大学作了三场讲座，大受欢迎。
马可尼：他们很聪明，很热情，互动很热烈!我是应北航“航天科学与技术研究生学术论坛”邀请，从10月24日～26日连续三天为宇航学院研究生分别作了题为“Focal space missionto 550AU and beyond”(聚焦550AU甚至更远的空间任务)、“KLT to filterve ry weak signals out of noise”(利用KLT提取微弱信号)和“The sea rchfor extraterrestrial intelligence"’(简称SETI，对外星智能生命的探索)的专场学术报告。
记者：第一个题目指的是利用引力透镜进行太空探索吗，为什么是550天文单位?
马可尼：你知道引力透镜吗?引力透镜就是光线在引力场中发生偏折，就像光线从空气进入玻璃一样，玻璃能用来做透镜使物体成像，引力场也一样。
光线在引力场中的偏折，最早是爱因斯坦在广义相对论中的推论，1919年，英国天文学家爱丁顿在观测日全食时发现，太阳引力场引起的光线偏折导致背景恒星的视位置发生1.8角秒的变化，从而验证了爱因斯坦的推论。
我们可以把一个点源比如恒星作为待成像的天体，你是观测者。在你和恒星之间有一个作为透镜的天体(可能也是恒星)。如果按光学透镜来类比的话，你可以认为在包围透镜天体的空间充满介质，介质的折射率随离引力源的距离而改变：越近越大，越远越小，在无穷远处趋向于1(真空的折射率)。这个引力透镜就类似一个折射率随到中心的距离变化的巨大无比的玻璃球了。从恒星发出的光经过“透镜”被偏折，只有那些恰好被偏折到冲着你的方向的光线才能被观测到，那就是一个像了。和我们通常用的玻璃透镜不同的是，在作透镜的天体是点源的情况下，你一般能观测到两个像，分别处在透镜天体的两侧，不过一个靠近透镜天体一点，一个远一点。
更有意思的是，如果被成像的恒星，作为透镜的天体，还有你，恰好处在同一条直线上的话，这两个像就合在了一起变成了个圈圈，这个圈圈被称为爱因斯坦环。
通过引力透镜成的这两个像还有一个特点，就是它们合起来要比没有透镜情况下的天体要亮，具体亮几倍，取决于你和透镜及待成像天体的相对位置，三者越接近一条线像就越亮。如果作为透镜的天体不是点源，而是有一定的质量分布，比如是个双星系统或者星系、星系团什么的，那情况就稍复杂点了，你可能会观测到多个像。在星系或星系团情况下，你还可以观测到引力透镜弧。
记者：在天文望远镜的观测图像上，我看到过类星体的引力透镜多重像，就像天上的“海市蜃楼”，他们对太空探索有何作用?
马可尼：你说的是引力透镜效应。引力透镜可起放大背景天体的作用。我报告的题目是“FOCAL space missionto 550AU and beyond”，一眼看上去，几乎每个人部会疑惑，为什么是550AU?答案是这个距离是太阳作为引力透镜的最小焦距，如果我们在这个距离和比这个距离远的地方放置一个射电望远镜，我们就可以利用太阳的引力透镜效应观测远方的天体。
有三个可能的目标：银河系中心的黑洞、距离太阳最近的恒星以及地外行星。到此，天文学家可能就会止步了，能研究银河系中心的黑洞就已经不错了。但是研究技术的人会走得更远，他们想到的是，把太阳作为一个放大器发射信号到深空。如果我们要发射一艘太空船到离太阳最近的恒星，这个想法就是必要的，这可能是唯一的一种我们能与这艘船保持通讯联系的方案。
记者：听起来真有趣，就像科幻小说一样。关键是怎么把望远镜放到那么远的地方?
马可尼：还要解决星际探测器的误码率和无线电通讯。
在持续1个多小时的采访中，博士热心地为我详细解答，真是受益匪浅。很多奇思妙想听起来就像科幻小说，但是按照博士的说法，“这些想法你应该写下来，提交给某些机构，批不批，管他呢，反正这些想法迟早会实现的。如果不写下来的话，这些想法就无法保留下来。”
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