2035-2040年太阳引力透镜任务的推进方案权衡

太阳引力透镜（SGL）能够对附近的类地系外行星进行高分辨率成像和光谱分析，但只有在航天器到达大约650-900天文单位（AU）后，有用的科学探测才能开始。在考虑发射、瞄准、转向和操作余量之前，20年到达650 AU的下限行程需要平均径向速度为每年32.5 AU，即154 km/s。我们比较了近近日点太阳帆、裂变电核能推进（NEP）以及高推力奥伯特注入后接NEP巡航的方案，使用通用的下限出射段架构包络，而非封闭的端到端轨迹。对于理想帆在距太阳0.05 AU处通过的情况，要达到105 km/s，帆航天器的总面密度必须约为每平方米4.9克；要达到155 km/s，则需每平方米2.3克。因此，低于20年的纯帆访问需要超低面密度以及深近日点热资格认证。对于质量为20吨、有效载荷为800 kg、比冲为9000 s的NEP航天器，当集成功率加推进比质量为每电千瓦10-20 kg时，优化的恒功率转移在t_rep ~ 27-33年内到达650 AU，需要0.18-0.30兆瓦电（MWe）和几牛顿的推力。仅NEP的t_rep <20年需要每电千瓦小于3 kg，而混合架构如果上游注入级提供50-70 km/s的速度，则可以接近t_rep ~ 20年。因此，帆优先是近期轻量级访问的路径；混合注入+NEP具有更高的能力，但需要先前的高能注入和0.2-0.4 MWe集成NEP演示。