□ 本刊記者 周 武

2011年10月27日，國(guó)際宇航學(xué)院太空科學(xué)探索技術(shù)部主任克勞迪奧·馬可尼先生應(yīng)邀訪問(wèn)中國(guó)宇航學(xué)會(huì)，與學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)兼秘書(shū)長(zhǎng)楊俊華和國(guó)際宇航科學(xué)院（中國(guó)）研究中心的相關(guān)人員進(jìn)行了會(huì)談。本刊記者對(duì)馬可尼進(jìn)行了采訪。

記者：馬可尼博士，您好！歡迎光臨中國(guó)宇航學(xué)會(huì)，您是世界知名的宇航專家，我對(duì)您的研究領(lǐng)域特別感興趣，比如利用引力透鏡作用進(jìn)行太空探索，《太空探索》有很多讀者也對(duì)尋找“外星人”這種話題感興趣。

馬可尼：哈哈，你是怎么知道的？

記者：上網(wǎng)。而且我聽(tīng)說(shuō)您在北京航空航天大學(xué)作了三場(chǎng)講座，大受歡迎。

馬可尼：他們很聰明，很熱情，互動(dòng)很熱烈！我是應(yīng)北航“航天科學(xué)與技術(shù)研究生學(xué)術(shù)論壇”邀請(qǐng)，從10月24日～26日連續(xù)三天為宇航學(xué)院研究生分別作了題為“Focal space mission to 550AU and beyond”（聚焦550AU甚至更遠(yuǎn)的空間任務(wù)）、“KLT to filter very weak signals out of noise”(利用KLT提取微弱信號(hào))和“The search for extraterrestrial intelligence”（簡(jiǎn)稱SETI，對(duì)外星智能生命的探索）的專場(chǎng)學(xué)術(shù)報(bào)告。

中國(guó)宇航學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)兼秘書(shū)長(zhǎng)楊俊華熱情接待了來(lái)訪的克勞迪奧·馬可尼博士，并贈(zèng)送了中國(guó)宇航學(xué)會(huì)第六屆全國(guó)會(huì)員代表大會(huì)紀(jì)念品

記者：第一個(gè)題目指的是利用引力透鏡進(jìn)行太空探索嗎？為什么是550天文單位？

馬可尼：你知道引力透鏡嗎？引力透鏡就是光線在引力場(chǎng)中發(fā)生偏折，就像光線從空氣進(jìn)入玻璃一樣，玻璃能用來(lái)做透鏡使物體成像，引力場(chǎng)也一樣。

光線在引力場(chǎng)中的偏折，最早是愛(ài)因斯坦在廣義相對(duì)論中的推論，1919年，英國(guó)天文學(xué)家愛(ài)丁頓在觀測(cè)日全食時(shí)發(fā)現(xiàn)，太陽(yáng)引力場(chǎng)引起的光線偏折導(dǎo)致背景恒星的視位置發(fā)生1.8角秒的變化，從而驗(yàn)證了愛(ài)因斯坦的推論。

我們可以把一個(gè)點(diǎn)源比如恒星作為待成像的天體，你是觀測(cè)者。在你和恒星之間有一個(gè)作為透鏡的天體(可能也是恒星)。如果按光學(xué)透鏡來(lái)類比的話, 你可以認(rèn)為在包圍透鏡天體的空間充滿介質(zhì), 介質(zhì)的折射率隨離引力源的距離而改變：越近越大，越遠(yuǎn)越小，在無(wú)窮遠(yuǎn)處趨向于1(真空的折射率)。這個(gè)引力透鏡就類似一個(gè)折射率隨到中心的距離變化的巨大無(wú)比的玻璃球了。從恒星發(fā)出的光經(jīng)過(guò)“透鏡”被偏折，只有那些恰好被偏折到?jīng)_著你的方向的光線才能被觀測(cè)到，那就是一個(gè)像了。和我們通常用的玻璃透鏡不同的是，在作透鏡的天體是點(diǎn)源的情況下，你一般能觀測(cè)到兩個(gè)像, 分別處在透鏡天體的兩側(cè), 不過(guò)一個(gè)靠近透鏡天體一點(diǎn), 一個(gè)遠(yuǎn)一點(diǎn)。

克勞迪奧·馬可尼，意大利人，資深宇航專家， 2001年9月30日，當(dāng)選為國(guó)際宇航學(xué)院國(guó)際宇航科學(xué)院院士。2004年12月30日，被任命為國(guó)際宇航學(xué)院太空科學(xué)探索的技術(shù)部主任。他已經(jīng)出版超過(guò)80篇科學(xué)和技術(shù)論文，大多數(shù)是有關(guān)航空航天工程方面的。1999年10月3日，他的第二本書(shū)（on the Sun’s gravity lens and space missions）被國(guó)際宇航科學(xué)院授予了“1999年工程科學(xué)圖書(shū)獎(jiǎng)”

國(guó)際宇航科學(xué)院院士、北京航空航天大學(xué)莊逢源教授陪同克勞迪奧·馬可尼游覽頤和園

哈勃望遠(yuǎn)鏡拍攝的影像

引力透鏡示意圖

更有意思的是，如果被成像的恒星，作為透鏡的天體，還有你，恰好處在同一條直線上的話，這兩個(gè)像就合在了一起變成了個(gè)圈圈，這個(gè)圈圈被稱為愛(ài)因斯坦環(huán)。

通過(guò)引力透鏡成的這兩個(gè)像還有一個(gè)特點(diǎn)，就是它們合起來(lái)要比沒(méi)有透鏡情況下的天體要亮，具體亮幾倍，取決于你和透鏡及待成像天體的相對(duì)位置，三者越接近一條線像就越亮。如果作為透鏡的天體不是點(diǎn)源，而是有一定的質(zhì)量分布，比如是個(gè)雙星系統(tǒng)或者星系、星系團(tuán)什么的，那情況就稍復(fù)雜點(diǎn)了，你可能會(huì)觀測(cè)到多個(gè)像。在星系或星系團(tuán)情況下，你還可以觀測(cè)到引力透鏡弧。

記者：在天文望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)圖像上，我看到過(guò)類星體的引力透鏡多重像，就像天上的“海市蜃樓”，他們對(duì)太空探索有何作用？

馬可尼：你說(shuō)的是引力透鏡效應(yīng)。引力透鏡可起放大背景天體的作用。我報(bào)告的題目是“FOCAL space mission to 550AU and beyond”，一眼看上去，幾乎每個(gè)人都會(huì)疑惑，為什么是550AU？答案是這個(gè)距離是太陽(yáng)作為引力透鏡的最小焦距，如果我們?cè)谶@個(gè)距離和比這個(gè)距離遠(yuǎn)的地方放置一個(gè)射電望遠(yuǎn)鏡，我們就可以利用太陽(yáng)的引力透鏡效應(yīng)觀測(cè)遠(yuǎn)方的天體。

有三個(gè)可能的目標(biāo)：銀河系中心的黑洞、距離太陽(yáng)最近的恒星以及地外行星。到此，天文學(xué)家可能就會(huì)止步了，能研究銀河系中心的黑洞就已經(jīng)不錯(cuò)了。但是研究技術(shù)的人會(huì)走得更遠(yuǎn)，他們想到的是，把太陽(yáng)作為一個(gè)放大器發(fā)射信號(hào)到深空。如果我們要發(fā)射一艘太空船到離太陽(yáng)最近的恒星，這個(gè)想法就是必要的，這可能是唯一的一種我們能與這艘船保持通訊聯(lián)系的方案。

記者：聽(tīng)起來(lái)真有趣，就像科幻小說(shuō)一樣。關(guān)鍵是怎么把望遠(yuǎn)鏡放到那么遠(yuǎn)的地方？

馬可尼：還要解決星際探測(cè)器的誤碼率和無(wú)線電通訊。

在持續(xù)1個(gè)多小時(shí)的采訪中，博士熱心地為我詳細(xì)解答，真是受益匪淺。很多奇思妙想聽(tīng)起來(lái)就像科幻小說(shuō)，但是按照博士的說(shuō)法，“這些想法你應(yīng)該寫(xiě)下來(lái)，提交給某些機(jī)構(gòu)，批不批，管他呢，反正這些想法遲早會(huì)實(shí)現(xiàn)的。如果不寫(xiě)下來(lái)的話，這些想法就無(wú)法保留下來(lái)?！?/p>

引力透鏡原理示意圖