光帆的光引力磁辅助机动：对突破摄星计划是福还是祸？

在进入恒星系统时，光帆同时受到引力与辐射压力作用，并可协同利用二者改变轨迹。此外，恒星拥有显著的磁场，若帆体带有任何电荷，它还会受到洛伦兹力。我们研究了所谓“光引力磁辅助”（photogravimagnetic assists）在α Centauri A附近的帆飞行器动力学，该恒星是前往Proxima Centauri（突破摄星计划的目标）途中的潜在首站。我们发现，一片10m$^2$、荷质比约为10 μC/g或更高的帆在轨道机动中需考虑磁场效应。磁场可提供额外的减速与偏转来源，并允许被捕获到目标恒星更近的轨道上。然而，翻转帆飞行器电荷的符号会彻底改变所得轨迹，导致绕磁力线形成复杂环圈并实质上被随机弹出恒星系统。即使在行为良好的轨迹上，磁场也会在α Centauri产生离轴偏转，虽微小，却会造成辅助后最终目的地（Proxima）的极差瞄准。对突破摄星而言幸运的是，纳米帆在途中比更重的同类更不易带电，但在起降点低速飞行时仍可能积累相对较高电荷。光引力磁辅助高度非平凡，需要精细的航向修正以缓解轨迹的非预期变化。