旅行者號表明:人類達到光速也很難離開太陽系,我們被困住了?

人類現在離開地球已經不是什麼難事了,一枚火箭就可以把人送上地球軌道,現在在國際空間站上還有三名宇航員正在按例值班。

但是人類自身的腳步在太空中並沒有走多遠,最多達到了月球,有38萬公里。因為月球是地球的一顆衛星,離地球最近。但是在地球之外還有更多的行星以及太陽系空間。

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不過值得一提的是,雖然人類自身沒有走多遠,但是我們科技已經延伸到了外太陽系,甚至是星際空間之中。

上世紀的70年代初,NASA發射了兩顆深空探測器,分別是先鋒10號和先鋒11號,這兩顆探測器分別拜訪了木星和土星及其周圍的空間和衛星。

在完成對這兩個巨行星的探測之後,先鋒號探測器並沒有回頭,而是繼續往更遠的地方飛去,1983年NASA確認先鋒10號率先穿過了海王星的軌道;

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由於這是冥王星的位置在海王星軌道之內,所以我們認為先鋒10號是人類第一顆飛出行星系的人造物體。

不過在1997年的時候這兩顆探測器相繼於人類失去了聯繫,現在已經成為了兩顆毫無用處,只能代表人類存在過的鐵疙瘩。

所以我們現在也不知道它們飛到了哪裡,但是可以確定的是,它們肯定沒有飛出太陽系。

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為什麼如此確定呢?我們看下太陽系的大小。

我們一般認為太陽系分為內行星系和外行星系,分別有四顆岩石行星和四顆氣態行星,如果按照這樣定義太陽系的話,那它們確實飛出了行星系。

但是我們的太陽系並沒有這麼簡單,在海王星之外,還有一個柯伊伯帶,這裡充滿了非常多的矮行星以及冰凍的小天體。

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距離地球大約30個天文單位,也就是地球到太陽距離的30倍,寬度大約能夠延伸到55個天文單位,也就是這個小行星帶寬大約15個天文單位,是地日距離的15倍。

如果太陽系只有這麼大的話,那飛出太陽系還比較容易些,但是在柯伊伯帶之外,還有一個奧爾特雲,呈橢圓形包裹著太陽系。

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它的邊緣開始於1000個天文單位,結束於10000個天文單位,如果按照奧爾爾特雲的範圍來定義太陽系的話,那麼太陽系的半徑足有15000億公里。

這樣的太陽系僅憑人類現在一秒幾十公里的速度想飛出去至少需要數萬年的時間。

那人類未來有可能飛出太陽系嗎?

其實人類現在已知最遠的航天器並非是先鋒號,而是1977年發射的旅行者1號和2號探測器,它們兩個跟先鋒號探測器一樣目的都是拜訪外太陽系;

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但是旅行者號探測器的任務更加繁重,探測器性能也更加的出色,人類憑藉這兩顆探測器,不僅對木星和土星極其衛星進行了更為詳細的探測;

發現了很多之前先鋒號沒有發現的新現象,例如土星的衛星土衛六上有厚重的大氣層,發現了木衛二上有間歇泉,並對它們的磁場、大氣、行星環進行了詳細的研究和拍照。

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旅行者二號還順路拜訪了天王星和海王星,這是我們第一次對著兩顆行星進行探測。更為重要的是,旅行者探測器現在依然和人類保持著聯繫。

這兩顆探測器在完成太陽系行星探測任務以後,它們從不同的方向往太陽系外飛行,

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現在的旅行者號不僅穿過了柯伊伯帶,還來到了星際空間。2013年,NASA宣佈距離地球180億公里的旅行者1號首次飛出太陽圈,來到了星際空間。

2018年旅行者2號稱為第二個飛出太陽圈的人造物體。

需要注意的是這裡說的是太陽圈層,而不是太陽系。我們知道,在柯伊伯帶和奧爾特雲之間還有一個太陽圈層,這個圈層並非是任何行星或者小行星組成的;

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而是太陽風層頂,在這個位置上太陽風會在這裡出現停滯,穿過太陽風與星際物質相互擠壓作用的層面就來到了星際空間。但這兩顆探測器還依然處在奧爾特雲之內,屬於太陽系的範圍。

現在旅行者1號飛行速度為17公里每秒,速度相當驚人,但是以這樣的速度往外飛,至少三萬年才能出太陽系,7萬年才能到比鄰星。

這個時間相對於人類的壽命來說簡直太長了,我們等不起,所以我們常說人類飛不出太陽系,我們只能好好保護地球,因為在太陽系內只有這一顆行星宜居。

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但是也有人說,是人類推進器還不夠發達,如果我們以後掌握了核聚變,開發出了核動力飛船,達到光速的2%,飛出太陽系指日可待。

沒錯等人類發展出核動力飛船以後,速度確實能夠達到驚人的2000萬公里/小時,甚至更高。去往比鄰星不到200年,還是可以勉強接受的。

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甚至我們未來掌握更加先進的推進器,可以讓我們的飛船速度接近光速,這樣我們在有生之年就可以旅行數十萬光年的範圍,聽起來也不錯。

但是旅行者號在星際空間發現告訴我們,哪裡並不歡迎任何生命!

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上圖是旅行者號兩顆探測器近來的數據,最遠的距離地球已經150個天文單位了,算下來就是224億公里,在這個位置上,旅行者號上攜帶的宇宙射線儀和太陽風粒子探測器接受到的數據表明:

星際空間中宇宙射線的數量和輻射非常高,而太陽風粒子已經快下降到了零。宇宙射線其實就是高能質子,它們誕生於黑洞、超新星這些大型天體事件的噴流和爆發中,速度已經和光速無法區分了。

旅行者號表明:人類達到光速也很難離開太陽系,我們被困住了?

比大型強子對撞機中加速的質子速度還要高很多,攜帶的能量非常大,穿透能力非常強,畢竟宇宙射線誕生的地方,磁場強度是強子對撞機中的數億倍。

如果人類未來乘坐接近光速的飛船來到星際空間,就相當於把飛船開進了粒子加速器,飛船會不斷地遭受到質子轟擊。

就算飛船沒事,但人體是無法承受這樣的高能輻射的。所以未來的飛船絕非現在簡單的載人倉,我們需要想出一定的辦法來阻擋這些帶電離子。

旅行者號表明:人類達到光速也很難離開太陽系,我們被困住了?

例如在飛船外加裝一層磁場偏轉帶電粒子,或者把飛船包裹在純水中,用來吸收更能質子,就像是核反應堆浸泡在純水中一樣,水在這裡起到了慢化劑的作用。

而且飛船接近光速的話,還會造成宇宙中光線的藍移,本應該處在可見光波段的光,在我們看來就會藍移到X射線波段,當然X射線也是一種強的電離輻射,對飛船和人都有致命的傷害。

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接近光速的飛船還會遭受到星際空間中塵埃粒子的猛烈撞擊,導致飛船被解體。所以說未來的飛船必須可以屏蔽帶電粒子還要能夠承受得住撞擊。

從以上的分析看來,人類想要飛出太陽系,實現星際旅行,就必須接近接近光速,但接近光速在宇宙中飛相當危險。

如果沒有接近光速的飛船,人類是無法飛出太陽系,就算飛出也最多隻能到比鄰星看看。


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