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光速2000倍还不够快?前NASA科学家:星际迷航的翘曲飞行速度太慢

太空飞船可以通过翘曲飞行瞬间到达目的地,在科幻影视《星际迷航》的世界中,人类可以借助这项颠覆理论物理学的技术,穿越银河系到达充满外星人的多颗行星。

这种飞行模式似乎已经超越了爱因斯坦的理论,根据相对论,任何物体相对运动速度不可超越光速。在该电影中,翘曲因子1级相当于光速,而翘曲因子9级则是光速的2000倍被以上。真空中的光速是每秒299,792公里,翘曲因子9飞行的速度照此计算的话,是每秒近6亿公里,这样的速度现实中的科学家目前没有人认为能实现。

原NASA科学家,现在从属于日本的宇宙航空研究开发机构的詹姆斯·奥多诺休,想通过形象直观的画面展示:如果人类宇宙能够实现翘曲速度飞行速度,将会有多么惊人的效果。他以电影星际迷航中的的企业号宇宙飞船为模型,制作了一个动画片来展示太阳系中的翘曲飞行,根据奥多诺休的动画,以接近最快的翘曲速度从太阳到达冥王星大约需要10秒钟,而到达距离最近的恒星半人马座α星需要18个小时。

奥多诺休试图以不同的速度将出现在新星际迷航中的企业号宇宙飞船从太阳发送到冥王星,企业号是由让·卢克·皮卡德舰长率领的航天器。这位行星科学家创作的最新动画同时揭示了虚构的宇宙飞船翘曲飞行的现实含义。

他表示,即使动画片中以超光速运行,也会让人对宇宙旅行很失望。詹姆斯·奥多诺休10月7日在推特上发布的视频,似乎让我们的期待落空了。他接受媒体采访时表示:我对太阳系与外界之间的距离深感失落。那么他为什么会失落呢?

在《星际迷航》的宇宙中,不存在关于“功率因子”的绝对不变的尺度,出现了多个相互矛盾的数字。尽管如此《新星际迷航》系列的技术顾问里克·斯特恩巴赫和迈克尔·奥库达于1991年出版的技术手册中还是有一定数据的。奥多诺休据此数据创建了该动画。

根据该数据,1级翘曲因子与光速一样快,上图显示了该速度下地球和月球的运动。你可以图片左侧的黄色太阳上方观察飞船的移动速度。下面的白色字体分别表示八大行星和冥王星的位置。

企业号以1级翘曲相当于光速飞行,看上去好像在太阳上静止不动一样。直到翘曲速度达到5级,您可以观察左侧飞船在浩瀚太阳系中的明显移动。如果以1级翘曲与光速相同的速度行进,需要5小时28分钟可到达距太阳约59亿公里的冥王星,到达距离太阳最近的恒星比邻星大约需要4年3个月。5级翘曲的速度是光速的213倍,以这种速度从太阳到冥王星的旅程仅需1分30秒,不过到达比邻星还是需要漫长的一周。

翘曲系数的上限是9.99,是光速的约2100倍。在翘曲因子的上限9.9级中,到达冥王星的短暂旅程不到10秒(见下图),而前往比邻星就需要一次18小时的飞船之旅。

奥多诺休在动画片中展示了企业号从太阳到冥王星的穿越太阳系的整个过程。从翘曲因子1级开始,最后加速到翘曲因子9.9级。

最快的9.9级翘曲比现实中空间物理学的速度快数千倍。但是即便如此,从银河系的一端到另外一端端移动也需要96年,相比人类的平均预期寿命还要多10多年。银河系是由数千亿颗恒星组成的,根据最新的研究,它的跨度仍然在扩大,有可能超过150,000到200,000光年。

星际迷航下一代技术手册中提到,企业号最快的“超级翘曲”是光速的约8323倍。即使以这样的速度飞行,从头到尾穿越银河也需要24年。而到达距离我们250万光年的仙女座星系的旅程则需要大约300年,仙女座星系是距离银河系最近的星系。

现在你应该明白了吧,即使我们制造出来有史以来最快的航天器,也不太可能达到光速的0.1%。我们想要去往其河外星系,即便是光速的8000多倍,也需要300年。而我们只有不到区区100年的寿命。

人类制造史上最快的航天器,与太阳的相对速度是秒速192公里,即时速约69.2万公里。NASA的帕克太阳探测器于2018年8月发射,以极快的速度绕太阳公转时,达到了这一速度。如果您以这种速度从太阳飞到冥王星,仍然需要花费近一年的时间。

突破性星散项目的工程师们正在努力通过纳米飞行器实现接近光速的运动。一束强大的激光束被施加到光帆上,该光帆反射光以使其加速,并最终穿过附近的恒星如半人马座P比邻星,比邻星属于红矮星,可能是适合生命存在的星球。

但是即使它以计划中的光速20%的速度飞行,纳米飞行器还是需要21年以上的时间才能飞到附近的恒星系统拍照,此外发送图像数据的无线电信号以光速移动返回地球的接收天线,还需要花费额外的4.24年时间。

这么一想,确实让我们感觉到了人类之孤独和宇宙之大。当然所有这些并不会让科学家们泄气。人类向宇宙前行的勇气只会更大,探索宇宙的精神将永不磨灭!

后续系列的《星际迷航:皮卡德》将于2020年1月23日在美国和加拿大的CBS All Access首映,1月24日该节目将在200多个国家和地区的亚马逊金牌会员网址上播放,期待新片中有更加奇幻创新的科技展现。

参考资料:https://www.businessinsider.jp/post-200182

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来自:wenxuefeng360  > 航空航天
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