20世纪60年代后期,得益于航天技术的飞速发展,人类在月球表面迈出了一小步,但却是太空探索的一大步。
根据科学家的预测,人类有望在2050年前登陆火星,在这颗贫瘠的红色星球上留下人类的足迹。
到目前为止,包括航海者一号和航海者二号在内,一共5个深空探测器正悄无声息地飞向太阳系边缘,最远的已经距离地球225亿公里。
从这些成就中,似乎不难感觉到人类征服星辰大海只是时间问题,但事实真的如此吗?星际旅行真的那么容易吗?其实答案并没有那么乐观,甚至让人感到有些绝望。
阻碍人类星际旅行的首要因素是距离。相信很多人不知道,除了光年这个天文单位外,其实还有一个天文单位“A.U.”,取自太阳到地球的平均距离,即1A.U。代表1.5亿公里。
比如金星只有0.28个A.U.离地球很远,太阳系边缘的海王星是29.8A.U.远离地球。据计算,航海者一号目前约为150.4A.U.离地球最近的恒星大约是268,000A.U.(4.243光年)离地球。
目前,航海者一号的速度只有18000光速,用了43年的时间才行驶了1/450光年。按照它的速度,要穿过太阳系最外层的奥尔特云,真正离开太阳的引力范围,还需要大约三万年的时间,而到达比邻星至少需要八万年的时间。
然而,距离只是影响星际旅行的主要因素之一,难以想象的消耗也是主要影响因素。
我们都知道动能方程可以用来计算物体的动能,即Ek=mv/2,其中V是指物体的速度,M是物体的质量.
想要在短短几十年内飞出太阳系到达比邻星,飞船的速度至少要比现在快几十到几百倍。按照动能方程计算,所需的能量至少是现在的数百万倍。以人类目前的发展来看,这简直就是天方夜谭。
即使通过各种方法解决了能源和能源消耗的问题,也不代表星际旅行就安然无恙,在不远的地方还有很多几乎不可能完成的挑战。
比如宇宙中几乎无处不在的宇宙尘埃和宇宙气体,在低速时是无害的,但一旦遇到超高速的宇宙飞船,它们本来就很软,可以对船体造成致命的伤害。
另外,长期的星际航行不仅对飞船的材料有严格的要求,对飞船里的人也是一种折磨和考验。强大的生命维持系统、长期密闭空间、低重力下的人类疾病、致命的宇宙辐射,都是科学家需要面对和思考的问题。
当然,从表面上看,星际旅行对人类来说是无望的,但这并不能让人类失去斗志。基于目前掌握的空间推进技术,科学家们正在尝试用无人探测器探索深空。
除了大家熟知的“航海者”项目,还有伊卡洛斯项目、代达罗斯项目、突破摄星项目等诸多尝试。
科学家们希望制造出体积和质量都极小的纳米飞船,然后以接近光速的速度将它们送入宇宙进行深空探索,为人类探索铺平道路。
不仅仅是无人探测器,科学家们还提出了令人惊叹的载人星际航行计划,比如太空休眠计划、胚胎冷冻计划等等。
需要注意的是,这些计划几乎都是关于如何让脆弱的人体经得起长途航行的。由于身体的限制,未来或许机械与人体结合的半仿生人才会是主流。
一个计划只是星际航行的锦上添花,真正的推进力其实才是基础。在推力方面,传统的化学推进虽然推力较大,但比冲很低,射流速度约为5公里/秒。
虽然离子发动机的推力比较小,但其喷气速度可以达到15-35公里/秒,是传统化学推进的数倍。
普通的核裂变发动机推力很大,甚至可以达到15%的光速,但是要达到这个速度需要几百年的加速。
目前,人类已知的最强大的技术是反物质推进技术。根据实验室计算,其理论速度可达光速的惊人90%。
看到这里,你可能会有疑问:即使人类可以以接近光速的速度飞行,飞船里的人飞到目的地的时候应该已经很老了,甚至有可能死于老年。意义?
事实上,由于时间膨胀效应,一旦飞船的速度接近光速,飞船内部的时间流动就会比地球上慢很多。
如果有人驾驶宇宙飞船到距离地球32光年的星球,他只需要花费1.32年继续加速,然后关闭飞船推力继续飞行17.3年,而然后用1.32年继续减速,到达目的地后立即返回。飞船上的人一共度过了40年,而在地球上实际上已经过去了76年。
一般来说,飞船的速度越接近光速,飞船内的时间流逝就会越慢,但对里面的人来说没有区别。你的一分钟还是一分钟,不会因为时间的缓慢流动而受到影响。到十分钟。
因此,只要利用好时间膨胀效应,人类甚至可以在有生之年穿越整个银河系。如果飞船的速度足够快,可能只需要几十年的时间就可以到达银河系中心的黑洞,但在地球上可能已经过去了数万年。一年中的时间。
当然,人类要在宇宙中自由航行可能还需要几十万年的时间,但科学家们不懈的研究,正在一步步让这个美好的愿望成为现实。
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