为何人类可能永远飞不出太阳系?科学家的4个原因,个个令人绝望( 二 )


另外一个作为旅行者1号的同伴 , 旅行者2号大致上和1号差不多 , 目前也是朝往宇宙更远处飞去 , 没有特定天体目标 。 旅行者2号整体状态稳定 , 至今一直通过深空网络与地球保持联系 , 但同样也会在2025年结束工作 。
【为何人类可能永远飞不出太阳系?科学家的4个原因,个个令人绝望】如今最有新机遇的也许还是新视野号 , 无论是技术水平还是运行时间 , 都会比它的其他“同事”要工作得更久 。 随着引力的加速 , 未来会越来越快 , 目前正在穿越柯伊伯带 。
看到这里你也许就会发现 , 人类至今发射的众多无人探测器中 , 没有任何一个探测器完完全全地飞出了太阳系 。 而这些探测器的飞行速度可比火箭快多了 , 照这样下去 , 人类还有可能飞出太阳系吗?
飞不出的“大泡泡”
旅行者号从速度上来看 , 确实比地球上的任何飞行器都要快 , 不过从NASA公布出的动态中我们可以看到 , 两个旅行者号都还停留在太阳系内 , 并没有飞越奥尔特云 。 太阳系的范围划分众说纷纭 , 并不仅仅以八大行星为界限 , 在冥王星外还有柯伊伯带和奥尔特云 。 这个区间范围内作为星际空间的还有太阳活动所形成的一个日光层地带 。
日光层也叫太阳风层 , 是太阳产生的太阳风粒子以及磁场作用形成的一个保护层 。 如果仅仅只是飞过太阳风地盘 , 才刚开始进入星际空间 , 这个距离就好比刚出家门一样 。 作为太阳系的边界处 , 柯伊伯带和奥尔特云是由数万亿个小型天体、尘埃、气体组成的一块区域 , 也是许多彗星的来源地 。
该区域的厚度大概是1光年左右 , 所以探测器在飞过太阳风层后 , 才刚刚进入星际旅行的开始 。 柯伊伯带的存在就像一片巨大的平原 , 以探测器的速度进行旅行无疑于蜗牛一般 。 整个太阳系就像一个巨大的泡泡 , 在触碰边际前 , 人类必须穿过这里 。
无论是旅行者号还是新视野号 , 在进入柯伊伯带后大概都会花上300万年的时间才能够穿过这片星际地带 。 到达外围之后 , 引力弹弓效应的加速还会减小 , 从而进一步拉低探测器的速度 。 它们想飞出太阳系远比人们的想象要困难得多 , 星际旅行从来不是一件容易的事 。
除了个别失联的飞行器外 , 人类之前发射的探测器现今基本都已经开始进入星际空间 , 如此漫长的飞行旅途都在侧面说明人类也许永远都飞不出太阳系 。 这并不是危言耸听 , 而是科学家在长期的飞行数据和理论实验下得出的结论 。 对此 , 科学家给出了四点原因 。
原因
首先 , 从太阳系的角度来看 , 太阳虽然在宇宙中微不足道 , 但整个太阳系的界限范围远超人们想象 。 仅仅是太阳的引力范围就有2光年 , 任何想要离开太阳附近的物体都必须脱离这个引力范围 。
太阳的引力范围如果只是大 , 可能问题还比较单纯一点 。 引力的存在会使得任何飞船或者飞行器都会发生降速 。 牵引作用会在太阳系的边际地带变得越来越明显 , 现有的飞船很多时候要想在宇宙中获得加速还必须利用引力弹弓 。 但在柯伊伯带 , 没有大型天体可以利用 。
这看起来似乎是一个速度问题 , 人类只需要把速度提升得足够快就行了 , 这就如同地球上的牛顿定律一样 。 确实 , 只要飞船能够一直保持足够的速度就不会受到引力的影响 。 不过人类至今所有的航天器都是使用的化学燃料 , 而化学燃料能够维持的时间是有极限的 , 这是第二点原因 。
奥尔科夫斯基的火箭公式已经很明确地向人们展示了化学燃料的极限 , 虽然多级火箭的方式能够让火箭比冲能够最大化应用在每一级上 。 但每增加一级火箭 , 火箭系统状态就会越来越复杂 , 在技术开发上会显得力不从心 。
此外 , 在到达柯伊伯带之前 , 飞船还会经受日光层的考验 。 日光层的强磁场作用对飞船正常运作也是非常致命的 , 这种危险是人类无法离开太阳系的第三点原因 。
第四点:即使在未来 , 人类找到了一种新技术能够使飞船以每秒数千公里的速度飞行 , 那点速度也是杯水车薪 。 如果飞船速度够快 , 能把穿梭柯伊伯带的缩短至1万年 , 但人类自己却无法突破年龄的限制 。
人通常只有数十年的寿命 , 如此漫长的旅行是人类无法等待的 。 况且 , 从冷冻技术来说 , 也很难保证大脑在经过长时间冷冻后还能正常使用 。 有限的寿命决定了我们无法进行超出年龄的旅行 。
科学家给出的以上四个主要因素个个都令人绝望 , 直接为我们揭示了离开太阳系有多困难 , 人类想要飞出太阳系几乎是不可能的 。 宇宙的尺度大到人类难以想象 , 任何一个旅行时间至少都是数万年 , 人类文明发展至今也不过几千年 。

推荐阅读