借助未来天王星任务定位第九行星的前景

过去数年出现了诸多试图解释跨海王星天体明显聚集特征的文献，最流行的解释为一个未经证实的“第九行星”。NASA 行星科学与天体生物学十年调查近期提出的天王星轨道器与探测器任务，可通过在行星际巡航期间精细监测测距数据，提供精确确定第九行星天区位置与质量的机会。我们使用蒙特卡洛-马尔可夫链方法在含第九行星的简化太阳系模型中重建模拟航天器轨迹，依据天区位置、地-器多普勒链路噪声水平与数据收集率给出任务定位能力的估计。我们通过艾伦偏差 $\sigma_{\rm A}$ 刻画噪声，并缩放至卡西尼时代值 $\sigma_{\rm A}^{\rm \scriptscriptstyle Cass} = 3 \times 10^{-15}$，发现对航天器位置的每日测量可实现对第九行星的 $\sim$0.2 deg$^2$ 定位（假设 $M_9 = 6.3 M_{\oplus}$、$d_9 = 460$AU）。仅将 $\sigma_{\rm A}$ 改善 3 倍即可使天区定位面积骤降至 $\sim$0.01 deg$^2$。由此我们展示，未来的天王星任务亦具有显著的非天王星科学潜力。