《三体》预言成真？把太阳变成天线和望远镜

　　白二娃

　　把太阳变成天线放大器

　　在刘慈欣的《三体》中叶文洁发现太阳是个电波信号放大器，在地球上通过它向宇宙深空发射无线电波，可以将信号以恒星级别的能量发射，其输出功率将比地球上所有无线电发射器的全部发射功率还要大数亿倍，可以实现人类与宇宙中其他的文明进行通信联系。《三体》三部曲的故事也由此展开。

　　利用太阳作为信号天线虽然只是刘慈欣的科幻设想，却真给了哈工大（深圳）袁丁团队灵感。他们首次观测到电磁波（光波）在太阳日冕中的动态传播现象，证实太阳日冕的特殊结构以及行星等大型天体可作为电磁信号放大器。

　　他们用当今最先进的磁流体动力学数值模拟程序分析了美国太阳动力学天文台望远镜的高清观测资料。发现太阳的冕洞确实可以作为放大镜，把原本向四周散射的信号汇聚起来。经过测量，太阳日冕中特殊的磁流体动力学波将电磁波振幅增加了3 倍，所携带的能量流更是提升了7 倍。这项成果已发表在《自然·通讯》上。

　　这项成果也让媒体认为人类真的可以像《三体》中设想的那样，利用太阳实现星际间通信或能量传输。其实这种聚焦后增强能量的现象和放大镜聚光现象很相似，只有在焦距附近才有放大效果，离开焦距一段距离后反而会减弱。因此我们无法利用这种现象将地球发送的电磁波放大到星际间传播的能级。因此目前《三体》的设想仍然还是科幻，暂时还不具备实现的理论可能。

　　把太阳变成望远镜

　　NASA 在行星科学展望2050研讨会上，提出了用太阳作为一个巨大的望远镜的计划，他们将利用太阳作为“引力透镜”源，建立一个巨型望远镜。

　　目前“ 詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）”是我们最清晰的太空望远镜， 它的直径为6.5 米， 能够实现大约0.1 角秒的分辨率，可以看到距离它40 千米远的硬币上的细节。而能看见黑洞吸积盘的“事件视界望远镜”，实际上是一个由分散在全球各地的多个天线组成的网络，这个网络能实现20 微角秒分辨率，可以看清月球上的橙子。而根据计算，如果用太阳作为望远镜，能够实现10-10角秒分辨率，比事件视界望远镜强大一百万倍，能让我们看到遥远行星的地表细节。

　　光沿直线传播，这是我们初中就要学到的物理知识。不过，爱因斯坦的相对论告诉我们：在宇宙中大质量天体能够弯曲空间，这样直线传播的光线在通过弯曲空间后也就像通过透镜一样能转弯了。

　　太阳的巨大质量也能弯曲空间，让经过的光线最终汇聚到一个焦点上，但是这个焦点的距离有点远，到太阳有542 个天文单位（1 个天文单位为地球到太阳的距离=1A.U.=149,597,870 千米）。这个距离相当于地球到冥王星距离的11 倍，约0.0085 光年。想要把太阳当作望远镜的第一个难题就是必须把接收设备送到这个区域，现在人类飞得最远的飞行器“旅行者1 号”也只飞了这个距离的三分之一。

　　下一个难题是经过太阳汇聚的光线仍然会分布在一个很大的范围内，接收航天器必须在这个区域内全面扫描，才能获得完整的图像。

　　这要求接收航天器有强大的动力系统来跨越遥远星空，还需要发射多个探测器协同工作。科学家们计划使用立方体卫星（CubeSats）群来解决这些难题。这些小型卫星有太阳帆，能利用太阳风加速飞往目的地。到达目标区域后，卫星群将会以网络方式工作，扫描目标区域，最后将数据传回地球。通过这种方法，尽管航天器数量多、复杂度高，但总体任务成本仍可得到控制。

　　如果我们能成功地利用好太阳引力透镜，未来天文学研究将会发生质的飞跃。让我们能以1 千米的分辨率看到比邻星b（距离地球最近的系外行星）的表面细节。