03.08 宇宙飞船为什么飞不出太阳系?

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目前可以说我们已经飞出太阳系,也可以说我们距离太阳系边缘比较遥远,迟早会飞出去,这只是个相对论的问题。



第一,太阳系到底多大,是以最外环行星为准还是引力波及范围为准。如果说,除了太阳系八大行星外,过去认为第九大行星的冥王星是太阳系的最外环的话,那么太阳系最远的波及范围也就是在70亿公里而已。但事实上旅行者一号经过了44年的宇宙探测,已经超越冥王星行进了216亿公里,按照这个标准早就已经飞出太阳系。可是如果以飞出大气层进入太空范围为尺度说我们已经离开了地球的话是不是有些牵强呢?因为毕竟远在38万公里以外的月球还是在地球引力范围之内,所以说,恐怕飞过了月球,我们才是真正摆脱了地球的引力圈进入太阳系范围。那么,以此类推,能够飞出太阳系的标准至少应该定义为飞出柯伊伯带和奥尔特星云才算完成任务,因为二者都在太阳的外环引力范畴,柯伊伯带是太阳系未形成行星的碎片构成,是太阳引力最大波及范围。



第二,按照现在旅行者一号的速度,飞到奥尔特星云要多少年。奥尔特星云距离地球即太阳的距离为0.8光年,目前旅行者一号的速度维持在16公里每秒,将巴巴的达到了第三宇宙速度,以这个速度可以逃离太阳引力束缚计算,才刚刚飞到0.002光年左右,那么以这个速度飞到奥尔特星云的话,自己算算吧,我们有生之年是否能够看见,并且0.8光年外,我们接受到的旅行者信号都是10个月以前发出的,是否某一天,旅行者一号会突然和我们失联?假设把人类放在旅行者一号上,那么他的一生已经过半,按照人类的平均寿命,有生之年能否飞出太阳系?即便以光速传播的指令信号到达旅行者一号都要将近20小时,那么真的飞出太阳系呢,对于旅行者一号的控制难度随着距离越来越远而越来越大。



第三,飞出太阳系,我们要带有多少燃料和能量。宇宙飞船自身的质量取决于携带燃料多少和自身质量。虽然在宇宙中可以保持匀速直线运动不消耗燃料,但是转向和避开路过行星的引力圈还是需要燃料产生推进的,即便是可以通过其他天体的引力弹弓效应实现加速超越第三宇宙速度,也需要不断的产生推力变化运动方向,所以,飞的越远,能量就是越大的问题。旅行者一号自身能量系统是核电池,据设计者推测,两块电池的极限是2025年,也就是说7年后,电池消耗殆尽,我们也就会和他彻底失联了,到时候旅行者一号会飞入茫茫宇宙,再也回不来了。



电影,流浪地球虽说是科幻片,但是其中许多科学原理还是符合真实情况的。我们飞抵木星尚且用了17年,即便是通过引力加速达到了光速的千分之七即每秒钟2100千米的速度逃离太阳系到达2.5光年外的新家园尚且需要300年,那么以现在科学能够做到的极限速度,飞出太阳系恐怕真的是梦。


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美国宇航局称,目前,旅行者一号主发动机燃料耗尽,速度放慢,靠惯行飞行,仍未脱离太阳引力,距太阳21丨亿公里处。飞出太阳系需三万年时间。


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人类宇宙飞船目前还远未飞出太阳系。柯伊伯带也未经精确验证,仅仅估算而来不足以证明是太阳系的边缘地带。在40年前,美国发射了一个无人探测器旅行者一号。现在的旅行者应该是刚离开日球层。日球层是什么?因为太阳散发着大量的粒子,这些粒子理论上可以飞出去无限远,但是宇宙中并不是完全真空状态,所以它们会有些阻力,这些粒子就会被局限在一定的空间里,而这个空间就是日球层,现在旅行者刚刚脱离了日球层到达外面的空间,虽然不受太阳风的影响,但是这绝对不是太阳系的边缘。据估计,旅行者要想真正的到达太阳系的边缘,就必须再飞几万年,才能彻底脱离太阳系。


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已经飞出去了。2013年9月,美国宇航局确认,发射于1977年的旅行者1号探测器已飞出太阳系。“旅行者”1号当时目前距太阳约180亿公里,是在宇宙中飞得最远的人类探测器。去年10~11月以及今年4~5月,探测器上安装的仪器的读数显示,附近空间中质子的浓度上升了100倍。而这正是太阳风已不再起作用时的宇宙空间的质子密度。由此判断,旅行者1号探测器已经飞出太阳系了。


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