03.08 宇宙飛船為什麼飛不出太陽系?

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目前可以說我們已經飛出太陽系,也可以說我們距離太陽系邊緣比較遙遠,遲早會飛出去,這只是個相對論的問題。



第一,太陽系到底多大,是以最外環行星為準還是引力波及範圍為準。如果說,除了太陽系八大行星外,過去認為第九大行星的冥王星是太陽系的最外環的話,那麼太陽系最遠的波及範圍也就是在70億公里而已。但事實上旅行者一號經過了44年的宇宙探測,已經超越冥王星行進了216億公里,按照這個標準早就已經飛出太陽系。可是如果以飛出大氣層進入太空範圍為尺度說我們已經離開了地球的話是不是有些牽強呢?因為畢竟遠在38萬公里以外的月球還是在地球引力範圍之內,所以說,恐怕飛過了月球,我們才是真正擺脫了地球的引力圈進入太陽系範圍。那麼,以此類推,能夠飛出太陽系的標準至少應該定義為飛出柯伊伯帶和奧爾特星雲才算完成任務,因為二者都在太陽的外環引力範疇,柯伊伯帶是太陽系未形成行星的碎片構成,是太陽引力最大波及範圍。



第二,按照現在旅行者一號的速度,飛到奧爾特星雲要多少年。奧爾特星雲距離地球即太陽的距離為0.8光年,目前旅行者一號的速度維持在16公里每秒,將巴巴的達到了第三宇宙速度,以這個速度可以逃離太陽引力束縛計算,才剛剛飛到0.002光年左右,那麼以這個速度飛到奧爾特星雲的話,自己算算吧,我們有生之年是否能夠看見,並且0.8光年外,我們接受到的旅行者信號都是10個月以前發出的,是否某一天,旅行者一號會突然和我們失聯?假設把人類放在旅行者一號上,那麼他的一生已經過半,按照人類的平均壽命,有生之年能否飛出太陽系?即便以光速傳播的指令信號到達旅行者一號都要將近20小時,那麼真的飛出太陽系呢,對於旅行者一號的控制難度隨著距離越來越遠而越來越大。



第三,飛出太陽系,我們要帶有多少燃料和能量。宇宙飛船自身的質量取決於攜帶燃料多少和自身質量。雖然在宇宙中可以保持勻速直線運動不消耗燃料,但是轉向和避開路過行星的引力圈還是需要燃料產生推進的,即便是可以通過其他天體的引力彈弓效應實現加速超越第三宇宙速度,也需要不斷的產生推力變化運動方向,所以,飛的越遠,能量就是越大的問題。旅行者一號自身能量系統是核電池,據設計者推測,兩塊電池的極限是2025年,也就是說7年後,電池消耗殆盡,我們也就會和他徹底失聯了,到時候旅行者一號會飛入茫茫宇宙,再也回不來了。



電影,流浪地球雖說是科幻片,但是其中許多科學原理還是符合真實情況的。我們飛抵木星尚且用了17年,即便是通過引力加速達到了光速的千分之七即每秒鐘2100千米的速度逃離太陽系到達2.5光年外的新家園尚且需要300年,那麼以現在科學能夠做到的極限速度,飛出太陽系恐怕真的是夢。


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美國宇航局稱,目前,旅行者一號主發動機燃料耗盡,速度放慢,靠慣行飛行,仍未脫離太陽引力,距太陽21丨億公里處。飛出太陽系需三萬年時間。


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人類宇宙飛船目前還遠未飛出太陽系。柯伊伯帶也未經精確驗證,僅僅估算而來不足以證明是太陽系的邊緣地帶。在40年前,美國發射了一個無人探測器旅行者一號。現在的旅行者應該是剛離開日球層。日球層是什麼?因為太陽散發著大量的粒子,這些粒子理論上可以飛出去無限遠,但是宇宙中並不是完全真空狀態,所以它們會有些阻力,這些粒子就會被侷限在一定的空間裡,而這個空間就是日球層,現在旅行者剛剛脫離了日球層到達外面的空間,雖然不受太陽風的影響,但是這絕對不是太陽系的邊緣。據估計,旅行者要想真正的到達太陽系的邊緣,就必須再飛幾萬年,才能徹底脫離太陽系。


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已經飛出去了。2013年9月,美國宇航局確認,發射於1977年的旅行者1號探測器已飛出太陽系。“旅行者”1號當時目前距太陽約180億公里,是在宇宙中飛得最遠的人類探測器。去年10~11月以及今年4~5月,探測器上安裝的儀器的讀數顯示,附近空間中質子的濃度上升了100倍。而這正是太陽風已不再起作用時的宇宙空間的質子密度。由此判斷,旅行者1號探測器已經飛出太陽系了。


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