作者│杜恋
审核│朱铮忠
编辑│杜飞
星明科普 ·
在很早很早以前，我们的祖先依靠肉眼观测，发现了天空中的星星大致分成两类：一类待在几乎固定的位置不会移动，这类星星称为恒星；一类会在天空中按照某种轨迹运行，它们就是行星。
得力于现代天文技术的进步，我们发现其实恒星也是在不断运动中的，这种运动在视线方向垂直的分量被称为自行，只是由于它们距离我们很远，因此绝大部分恒星的自行显得微乎其微，目视不太可能注意到，只有运用一些特殊的高精度天体测量方法才能够察觉。
不过，事有例外，在蛇夫座里就有一颗特别的恒星，这颗星位于蛇夫座β星东部，自行高达每年10.3角秒（1916年由美国天文学家爱德华·爱默生·巴纳德测得），是目前所知自行最大的恒星，照此速度这颗星每180年将在星空中移一个满月视直径（约0.5度）的距离。如此快的自行让许多天文学家对它颇感兴趣，这颗特别的恒星也因此获得“逃亡之星”的称号，它就是久负盛名的巴纳德星。
巴纳德星自行（1985-2005）│图源:维基百科
巴纳德星是一颗古老的红矮星，光谱型为M4V，它比太阳年老了约20亿年，目前估计其年龄不低于70亿年。巴纳德星质量很小，约为太阳质量的17%，体积也不大，仅为太阳体积的0.8%，距离我们太阳系只有约6光年。虽然巴纳德星距离很近，但由于其辐射峰值靠近红外波段，因此它的视星等比较暗弱，只有9.54等,但在近红外、红外波段比较明亮，K波段达到了4.52等。
巴纳德星基本信息│图源:Sky&Telescope
关于这颗恒星是否存在行星级伴星的争议从大半个多世纪前开始并持续至今。荷兰天文学家彼得·范·德·坎普曾于1938年至1962年间对巴纳德星进行了持续观测，发现其自行运动存在周期性摆动，坎普因此推测其存在一颗伴星，并于1969年发表论文提出这一观点，后又于同年晚些时候修正这一结果，提出巴纳德星拥有2颗行星，分别为木星质量的1.1倍和0.8倍。可惜坎普的结论未能得到其他天文学家的证实。直到1999年天文学家使用哈勃望远镜对巴纳德星进行干涉测量，仍未发现其周围存在行星的证据。2018年，欧洲南方天文台和卡内基科学研究所研究小组分析研究了近20年来自7台望远镜共计771次测量资料，终于利用径向速度法在巴纳德星周围发现一颗系外行星候选体——巴纳德星b。巴纳德星b被认为是一颗类地岩质行星，质量约为地球质量的3.2倍，属于“超级地球”一类的系外行星，公转周期约233天。相较于太阳系中金星、地球与太阳之间的距离，虽然这颗候选体距离巴纳德星较近，但由于巴德纳星过小的体积和较低的表面温度，很遗憾它并不位于宜居带之中。巴德纳b的表面平均温度大约在-170℃附近，属于一颗“雪线行星”。但是2021年也有一项研究认为，之前检测到的径向速度可能是恒星活动所产生的现象，与系外行星无关，而2022年的一项最新研究也表明巴纳德星b是否存在仍存争议。
太阳、巴纳德星、太阳系内类地行星大小对比图示
│图源:维拉诺瓦大学
巴纳德星b表面艺术概念图│图源:ESO
提到巴纳德星，就不得不谈一谈当时凝结了人类对宇宙无限探索欲望的代达罗斯计划。上世纪七十年代，英国星际学会提出利用核聚变火箭飞出太阳系，计划50年左右抵达目标巴纳德星，这就是当时空前大胆的代达罗斯计划。现在我们仅仅听这段计划的描述，都感觉即便在今天也很难实现。虽然梦想太遥远，但是代达罗斯计划的具体设计仍然有很多精妙之处。其大致的逻辑是：使用核聚变作为火箭的前进动力，一级火箭核燃料消耗完毕时能够将火箭飞船整体加速至光速的7.1%；一级火箭分离后，二级火箭继续工作消耗核燃料，最终将火箭飞船加速至光速的12%。其次，考虑到减速阶段对飞船大质量的要求以及火箭飞船前进过程中可能出现的设备故障，科学家预备在飞船上携带人工智能控制的自动探测器，在靠近巴纳德星之前发射出去，这些自动探测器具有减速和加速功能，无需携带减速燃料，由此可以解决飞船需要很大质量的问题，科学家设想飞船另配一些自动维修机器人以便在飞船出现问题时及时修复。此外，由于火箭飞船所处环境特殊，科学家采用钼、钛、锆、碳等新型材料代替传统材料，以便飞船适应低温环境。最后，由于宇宙中充满星际物质，为防止飞船被星际物质撞击，科学家设计在飞船前方发射人工粒子云以保护飞船不被星际物质摧毁，同时在飞船上装备由金属铍组成的防护盾以抵御星际尘埃和流星体。
是不是听起来很耳熟？不知道刘慈欣老师在写作《三体》时，是否汲取了来自代达罗斯计划的灵感。《三体》中运送云天明大脑的“阶梯计划”所使用的辐射帆+核弹推进的方式，与代达罗斯计划有异曲同工之妙。
代达罗斯计划二级火箭及飞船示意图│图源：Bing
代达罗斯火箭飞船和土星5号火箭规模对比示意图│图源：Bing
虽然代达罗斯计划搁置了，但是这个目前距离我们第四近的恒星时至今日对人类来说依旧吸引力巨大。电影《流浪地球》里在星际中流浪的是我们地球，现实里的逃亡星球巴纳德星正向我们太阳系方向飞奔而来，数千年以后它与太阳的距离将比现在比邻星离太阳的距离更近，或许那时我们已经逐渐揭开这颗星球的神秘面纱。
参考文献： （1）宫健，天文观测完全手册，人民邮电出版社，2015.2 （2）康斯特，宇宙简史，中国友谊出版公司，2016.11 （3）（美）加来道雄著，夏璐译，不可思议的物理，中信出版集团，2021.4 （4）盖同祥等，现代科学技术与爱因斯坦，中国社会科学出版社，2014.8 （5）台北市立天文科学教育馆，巴纳德星（Barnard’s Star）也发现拥有行星了！，有趣天文奇观，https://interesting-sky.china-vo.org/?s=%E5%B7%B4%E7%BA%B3%E5%BE%B7%E6%98%9F&submit=%E6%90%9C%E7%B4%A2 （6）Barnard’s Star，wikipedia，https://en.m.wikipedia.org/wiki/Barnard%27s_Star
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