人类飞出太阳系十分有可能。尽管人类目前还没有飞出太阳系,但没有什么可以阻挡人类 科技 进步的步伐。
最接近太阳系边缘、离地球最远的人造卫星就是旅行者1号探测器。早在1977年发射的旅行者1号探测器,现距离地球约225亿公里。 尽管飞行了43年,但旅行者1号还是没有飞出天文界意义上的太阳系。
想要飞出太阳系,那么 飞行器的速度就至少要达到第三宇宙速度,即每秒16.7公里,这样才能摆脱太阳的引力 ,不然无论飞多少年都是出不去的。旅行者1号的速度约为每秒17公里,略高于第三宇宙速度。
以奥特星云为界, 太阳系的直径约为20万个天文单位 ,1个天文单位 太阳到地球的距离1.496亿公里。以目前飞行速度计算, 旅行者1号想要飞出偌大的太阳系还需至少30000年。
到2025年之后,旅行者1号电力耗尽,将无法再和地球取得联系。由此可见,人类想要飞出太阳系并不容易,至少需要解决两个问题。
如果速度和旅行者1号差不多,只有每秒几十公里或者几百公里,想要飞出太阳系就至少等待数千年,时间太过漫长。因此,提高飞船的速度是必须要做到的。
利用太阳风就是一个不错的办法。太阳风是太阳上层大气射出的高速粒子流,主要由质子和电子组成,充满整个日球层。 从日冕孔内部散发出来的快速太阳风速度可达每秒800公里, 人类若能借助太阳风,将会 探索 更遥远的宇宙。
光压动力飞船就成为了未来发展的一个方向。在飞船上安装数千平方米太阳帆, 当太阳光的大量光子撞击到太阳帆上时,就会给飞船带来推力。 由于宇宙中阻力很小,飞船又处于失重状态,所以这种推力足以让飞船前行。
理论上来讲,飞船会以每日160公里的速度一直加速下去。 由于持续飞行时间越久速度就越快,飞船飞行4.5年后,速度可达每小时24万公里,相当于每秒66千米。
太阳光会源源不断地照射太阳帆上,就可以保证飞船在太阳系中永久飞行下去。在宇宙中有阳光的地方飞行,不用再担心能源动力的问题,因此 飞船到达太阳系边缘指日可待。
当然,使用可控的核聚变提供能量也是很好的办法, 1克氢核聚变释放的能量相当于200吨煤燃烧释放的能量。 核聚变产生的能量十分巨大,足以支撑质量不大的飞行器在宇宙中长期航行。
人类只用短短几十年的时间,就把交通工具由马车变为 汽车 ,又发明速度更快的飞机。 到上个世纪就已经研制出了火箭、航天飞机和卫星,速度发生了质的飞跃。 随着 科技 的高速发展,或许百年后,人类就可以飞出太阳系, 探索 更广袤的宇宙。
常有人质疑和担忧,人类最终能够飞出太阳系吗?我认为这是无需质疑的,肯定能飞出,只是怎么飞出什么时候飞出的问题。
首先我们确定一下太阳系的范围。距离太阳最远的行星是海王星,约30个天文单位,在这之外有一个柯伊伯带,有很多冰质小行星,矮行星冥王星就在这一带,也就是距离30~50个天文单位之间,一个天文单位约1.5亿千米,就是45~75亿千米之间。过去人们一般把这个地方当做太阳系边界,出了这里就是太阳系以外了。
但现在科学界普遍认为,太阳系应该以奥尔特云带为边界,这个以太阳为中心的半径约1光年左右,这是太阳引力影响半径,在这个范围到柯伊伯带之间,存在着数以万亿计的彗星,是彗星的孕育和聚集之地。
已经向太阳系外飞去的无人探测器有4艘。这4艘探测器都是NASA(美国航空航天局)上世纪七十年代发射的,它们是旅行者1号、2号,先驱者10号、11号。其中旅行者1号飞得最远,已经距离我们225亿千米多。这艘1977年发射升空的行星探测器,已经在太空飞行了43年,早就完成了行星探测任务,带着地球和人类的坐标信息,向银河系中心飞去。NASA接收到的信息是它早就飞出了太阳风顶层,接收到了来自宇宙空间而非太阳的带电粒子,因此被确定为进入了星际空间。
现在,它由于电力即将耗尽,已经关闭了绝大部分设备仪器,人类只能够接受到它简单的信息。到了2025年,旅行者1号将耗尽最后一点电力,地球将再也接受不到它的任何信息,它将脱离人类的视线,完全依靠惯性往银河系中心飞去。
但如果以奥尔特云边际1光年为界,要飞出太阳1光年引力范围,以它现在每秒17km的速度,还需要17000多年。至于人类17000年后是什么样子,现在无法知道,总不至于灭绝了吧。这种飞法虽然也能飞出太阳系,但毕竟只是无人探测器,应该不算人类飞出太阳系吧。
那么载人飞船能飞出太阳系吗?现在载人飞船最远到达的地方还只是月球,那里距离我们只有40万千米左右,从太阳系来说,还只能算是在家门口。人类正在计划飞到火星去,这个目标将会在2033年左右实现。火星距离我们最近时约6000万千米左右,最远时约4亿千米。
这与太阳系1光年半径约9.46万亿千米的范围差距还是太大了,4亿千米只是1光年的1/23650。那么人类有可能载人飞出太阳系吗?我认为有,完全有可能,这个时间需要100年。
首先必须要突破现在的速度限制。目前人造天体的速度早已经不止旅行者1号每秒17千米的速度了,NASA发射的朱诺号木星探测器曾经创下每秒70多千米的速度;而现在正在太阳近距离探测的帕克号恒星探测器已经达到每秒100千米以上的速度;在2024年当帕克号到达太阳最近距离只有600万千米时,将创下每秒约200千米的速度。
当然,这些速度都不是依靠飞船自带燃料加速达到的,而是通过利用天体引力弹弓效应达到的,这里就不展开说了。
这种速度就比旅行者1号快多了,飞出太阳系只需要1500年。但这样,人类还需要在飞船上度过几十代人的时光,是不现实的。必须有更快的速度,人类才能够真正的飞出太阳系。
那么人类能够突破速度瓶颈吗?我相信能。这种速度目前还处于半科幻的筹划阶段。除了一些过于科幻色彩的项目,比如通过曲速引擎进行时空折叠,比如虫洞穿越等,比较接地气的是“百年星舰”计划。这是NASA和DARPA(美国国防部高级研究计划局)2010年提出的一个计划,这个计划获得美国前总统比尔·克林顿支持。
2012年9月13日,“百年星舰”计划在休斯敦举行了研讨会,宣布正式启动。这个计划的主要内容是动员全球富豪,筹集100亿美元,在100年内研制出一艘5万吨级星舰,用可控核聚变或更先进能源为动力,巡航速度达到12%光速,载人飞出太阳系。
一度时期,这个计划炒得沸沸扬扬,甚至宣称选好了第一任舰长,她就是黑人女宇航员梅·杰米森。但这位时年55岁的宇航员,到了百年星舰建成时还能够健在吗?这一直是我疑惑不解之处,从而对这个计划是否真能够实现产生了很大不确定性。
但如果星舰计划真的能够成功,人类以光速12%的速度往外飞,飞出1光年范围的太阳系只需要不到10年时间。这样,只要一代人到太阳系外溜一圈,甚至到比邻星4.3光年的地方溜一圈就不是不可能了。
所以,我希望这个计划不是空穴来风,依然在紧锣密鼓的进行。有消息说火星计划也是这个计划的一部分,这个计划第一站就是火星,或许在那里进行适应性训练后,才会飞往更远的深空。
除了克服速度瓶颈,人类要进入深空,还要解决长期生存保障问题。在深空星舰上,人类生活与地面生活完全不一样,特别是如何解决长期的食物、饮水、氧气问题,以及解决宇宙高能辐射问题,是目前必须攻克的难题。这些,在 科技 发展已经进入快车道的今天,我想是能够解决的。
因此我完全相信,人类能够飞出太阳系,飞到附近的恒星系统,但要实现这个目标至少需要100~200年。这样很可能我们这一代人是没法看到这一天的,我们的后代或后代的后代可以见证这一天。
就是这样,欢迎讨论,感谢阅读。
太阳系是以太阳为中心,太阳以及所有受到太阳的引力约束天体的集合体。包括八大行星(由离太阳从近到远的顺序:水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星)、以及至少173颗已知的卫星、5颗已经辨认出来的矮行星和数以亿计的太阳系小天体。
了解了太阳系,那我们再来准备准备飞出太阳系必须要了解的三大宇宙速度。
第一宇宙速度:航天器沿地球表面作圆周运动时必须具备的发射速度,也叫环绕速度,以下记为v1。可以通过如下公式求得:
把R=6400km=6400000m,g=9.81m/s2,带入求得v1=7.9公里/秒。但在精确计算中,航天器在距离地面表面数百公里以上的高空运行,地球对航天器引力比在地面时要略小,故其速度也略小于v1。地球卫星的发生速度就介于第一宇宙速度与第二宇宙速度之间。
第二宇宙速度:当航天器超过第一宇宙速度v1达到一定值时,它就会脱离地球的引力场而成为围绕太阳运行的人造行星,这个速度就叫做第二宇宙速度,亦称脱离速度。摆脱地球束缚,就是几乎不受地球引力影响,这与处于离地球无穷远点的位置得情况等价。
如金星探测卫星必须超过第二宇宙速度。
第三宇宙速度:从地球表面发射航天器,飞出太阳系,到浩瀚的银河系中漫游所需要的最小发射速度,就叫做第三宇宙速度。亦称逃逸速度。
解得v=(v21+v'1)1/2=16.7km/s
如:旅行者1号(英语:Voyager 1)是由美国宇航局研制的一艘无人外太阳系空间探测器。重815千克,于1977年9月5日发射,截止到2018年11月仍然正常运作。所以在现有技术条件下,人类的火箭已经完全可以把航天器送出太阳系。
根据上面的论述,我们可以得出如下结论 :人类的航天器已经飞出太阳系了,人类飞出太阳系也是迟早的事情!而且在技术上,现在的火箭达到第三宇宙速度,把人类送出太阳系确实很容易,现在主要的难题不是飞出去,而是如何回得来!而且本人相信人类在本世纪就可以做到。
没有,太阳系的直径达到了2光年,这个范围以旅行者一号的速度,要飞出去还需要1.7万年。
目前的旅行者一号虽然已经飞行了217公里,已经穿越了柯伊伯带,可是它离进入奥尔特星云还非常遥远,根据科学家的计算,大约还需要数千年的时间,旅行者一号才能够进入奥尔特星云,然后再花费一万多年的时间来穿越这片星云,最后才熊飞出太阳系。
而目前旅行者一号所在的空间也可以称得上是星际空间,因为在柯伊伯带和奥尔特星云之间,没有了太阳辐射的影响,这里的天体和物质非常稀少,跟星际空间相似。
可能有朋友看到这里会想:太阳系范围如此之广,旅行者一号还需要1.7万年才能够飞出太阳系,那它还有希望在未来被外星捕获,从而知道地球和人类的存在吗?事实上,当科学家对太阳系范围重新设定之后,对旅行者一号能够飞出太阳系发现外星文明已经不抱什么希望了,毕竟1.7万年的时间对于人类文明来说太漫长了。
如果人类文明能够一直延续发展下去,以现在科技的发展速度,1.7万年的时间足可以让人类科技发展到远超我们想象的地步。那个时候,人类有可能早已掌握了光速飞行技术甚至是超光速飞行技术,有了如此快的速度,我们还需要旅行者一号去探索系外行星,探索外星文明吗?当然不需要。
而且当人类有了更快的速度之后,第一时间就会派出飞船将旅行者号收回,可能有人不理解:为什么要将旅行者号收回呢?不管它们,让它们一直向着宇宙深入前进不是更好吗?事实上,随着人类对宇宙认知的不断提高,不少的科学家对旅行者号充满了担忧,原因就是它上面携带着地球的坐标信息。