利用太阳引力透镜成像中的恒星摆动导航

太阳引力透镜（SGL）为对暗弱遥远天体（如系外行星）进行高分辨率成像提供了独特能力。在不久的将来，一艘携带具有太阳日冕仪的米级望远镜的航天器将被放置于 SGL 的焦区。该区域始于距太阳约 547 天文单位处，并占据目标专属主光轴——连接目标中心与太阳中心的直线——附近。当系外行星绕其宿主恒星运转、该恒星相对于太阳运动、甚至太阳本身因太阳系内行星引力拉动而相对于太阳系质心运动时，该轴会经历复杂运动。扩展天体的图像由 SGL 投影到像平面中，并随光轴运动而在该平面内移动。为对图像采样，望远镜必须跟随该投影，并精确知晓其自身相对于像的位置。我们考虑决定焦线位置随时间变化的主导运动。我们评估了望远镜执行多年系外行星成像任务所需的导航能力。我们表明，即使在相当保守的情形下，当一颗类地系外行星位于我们恒星邻域约 $\sim10$ 光年处时，图像的运动以微小的总加速度 $\sim 6.1\,\mu {\rm m/s}^2$ 为特征，该加速度主要由系外行星的轨道运动和我们太阳的反射运动驱动。我们讨论了宿主恒星的放大光如何建立局部参考系从而放宽导航要求。我们得出结论：SGL 焦区中所需的导航虽然复杂，但可被精确建模，且借助现有推进技术即可实现约 10 年的成像任务。