宇宙浩瀚无垠，星际空间中隐藏着诸多神秘的天体。2017年10月19日，夏威夷大学的Pan-STARRS 1望远镜首次探测到一个被命名为1I/‘Oumuamua的快速移动天体，它原本似乎只是众多小行星中的一员，却因其独特的轨迹和高速远离太阳系而备受瞩目。‘Oumuamua被确认为第一个被人类发现的真正星际访客——一颗来自太阳系外的“异乡者”，其高速穿越太阳系的轨迹既令人震惊，也为天文学界掀起极大波澜。与此同时，2019年底又发现了第二个星际天体2I/Borisov，进一步激发了对星际天体探测的热情与需求。正是在这样的背景下，Project Lyra应运而生，成为探索星际物质并实现星际快速探测的先锋计划。 Project Lyra是由英国创新的星际研究组织Initiative for Interstellar Studies（简称i4is）于2017年10月30日正式启动的，目标是研究利用现有或近期即可实现的航天技术发射探测器前往当前已知或未来可能出现的星际天体，尤其是‘Oumuamua和Borisov。
面对这些天体逃离太阳系且速度超过人类现有最快太空探测器的现实，Project Lyra大胆提出，通过一系列深入的轨道计算、规划引力助推甚至使用先进的推进系统，在二三十年时间尺度内实现对星际天体的近距离飞越或会合探测。 ‘Oumuamua以约26公里每秒的超逃逸速度从太阳系掠过，这一速度远远超过旅行者1号探测器约16.6公里每秒的记录。它在太阳系中的运动轨迹表现出非典型彗星特征，观察不到传统的彗尾，又显示出类似柯伊伯带天体的红色外观，表明它已经经历了漫长时间的太空风化。2I/Borisov则展示出更加典型的彗星性质，带有明晰的彗发和彗尾。两者均代表了目前人类可以直接取样并研究的最邻近星际物质样本。这一罕见机遇激发了向它们发射探测器的设想，以实现对星际物质性质的直接科学测量，极大推动对星际环境与太阳系边界理解的发展。
Project Lyra的核心研究团队由多位航天工程师和科学家组成，包括Andreas M. Hein、Nikolaos Perakis、Kelvin F. Long、Adam Hibberd等。项目最初在2017年11月发布了初步研究成果，揭示了利用现有大型火箭如猎鹰重型火箭（Falcon Heavy）和NASA的太空发射系统（SLS），配备固体火箭发动机与如帕克太阳探测器上的热盾材料，使用近太阳轨道的“太阳奥伯斯特机动”极限加速技术，可望在数十年内实现对‘Oumuamua的追赶任务。2021年进一步优化的研究指出，最佳发射窗口接近2021年，不过考虑到载具和航天器开发周期，实际任务可能需要延迟发射。2024年以后，新的可能发射日期浮现，如2030年和2033年，尽管目标到达时间会相应延长至2047年以及2049年左右。 太阳奥伯斯特机动是指航天器绕近太阳至极小距离，通过高速喷射火箭发动机在近太阳轨道完成燃烧，利用太阳引力势能实现巨大的速度增幅。尽管该机动存在高温和辐射的极端环境挑战，但得益于与帕克太阳探测器类似的先进热盾技术，Project Lyra证明其技术可行性令人信服。
此外，为解决太阳奥伯斯特机动对航天器设计带来的压力，研究团队另提出绕 Jupiter 进行重力机动，加速获得较高速度的“木星奥伯斯特机动”（Jupiter Oberth Maneuver, JOM）方案。利用木星引力助推，航天器能够在不经近太阳区域的情况下加速至追赶‘Oumuamua所需的速度，虽然整体飞行时间有所增加，但极大地降低了技术风险。 推进技术的选型是Project Lyra关注的重点。除化学火箭发动机外，项目积极探索核热推进和激光帆技术。核热推进系统具备高比冲和较短飞行时间的优势，有望实现对星际目标样本的采集与返回任务。另一方面，当下受关注的Breakthrough Starshot项目采用激光帆系统，理论上能够将轻小型探测器加速到太阳系逃逸速度的数倍等级，实现几十年甚至几个月到达‘Oumuamua的壮举。
Project Lyra相关论文分析了这些技术的潜力及实现可能，提出未来的星际探测蓝图。 在轨迹设计方面，项目成员开发了Optimum Interplanetary Trajectory Software (OITS)，一种高效计算极限高推力轨道的优化软件。OITS的技术成熟度不断提升，能够针对不同发射时机、轨道参数及推进系统，实现对于星际目标的最优飞行路径规划。通过模拟和验证，团队成功设计出多个发射窗口和任务方案，增强了任务的灵活性与可执行性。 关于任务科学价值，Project Lyra认为访问‘Oumuamua和Borisov将为星际起源物质的研究提供无可比拟的机会。近距离数据将揭示其成分、形状、结构甚至可能的非自然特征，从而深化理解太阳系形成环境、星际介质特性和可能的宇宙生命化学基础。
这些数据积累对行星科学、天体物理学以及宇宙学有重大的推动作用，有望破解诸多关于宇宙起源和星际旅行的未解谜题。 对于项目的未来推广和资金筹措，i4is一直积极推动科学界与航天机构的合作，向行星科学和天体生物学十年规划提交白皮书，阐述任务科学意义和技术可行性。虽然目前尚无具体任务编号进入正式选拔流程，但Project Lyra的研究成果和发展潜力赢得了全球学界和媒体的广泛关注，激发大众和专业机构对星际探测的浓厚兴趣。 在社会层面，Project Lyra也成为激励下一代科学家与工程师投身太空探索的标杆。通过举办教育项目、论坛讨论和视频发布，推动公众对星际天体的认知和对未来星际飞行的期待。利用其积累的跨学科专业知识，项目团队以开放共享的态度，为未来数十年的星际任务奠定坚实基础。
进入2020年代中期，随着太空运载火箭技术的飞跃发展，如猎鹰星舰的研制成功，Project Lyra的任务实施门槛进一步降低。加强了对‘Oumuamua继续追踪观测的需求，并推动对轨道参数和不确定性的进一步校正，使任务规划更加精准。此外，技术进步，例如新型高效推进剂、耐高温材料、先进导航和通信系统的出现，都将使跨越几十年、数十亿公里的星际追踪任务变得触手可及。 综上所述，Project Lyra不仅开拓了现有技术应用的极限，更为人类探索邻近星际空间及未来星际航行的发展指明了方向。它破解了传统认为“不可达星际天体”的迷思，展示了科学与工程结合的巨大潜能。随着时间推移，Project Lyra的愿景将逐步实现，为人类首次到访太阳系外访客铺设道路，也为未来长远的星际探索开启序幕。
它激发了人类对宇宙的好奇与探知欲，让每一个仰望星空的人都能梦想着，终有一天我们将触摸到来自星辰深处的旅者，探寻未知的星际秘密。
