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作为人类,抵达其他太阳系不在我们的能力范围吗?

问:想象一下,如果人类花了两千多年才到达太空,那么我们要花多久才能到达另一个太阳系呢?

答:现阶段技术的最高时速约为17,600英里/小时(约28,300公里/小时),这意味着一架航天飞机大约需要165,000年才能到达半人马座阿尔法星。

那么两个旅行者号会怎么样呢?对于1977年发射的两个无人驾驶的航天探测器——旅行者一号和旅行者二号,他们正在离开我们的太阳系。旅行者号的目的地并不是半人马座阿尔法星,但如果是的话,他们要花费数十万年的时间才能到达那里。”“美国国家航空航天局的“新视野号”飞船以36373英里/小时(58,536公里/小时的速度飞行。如果“新视野号”是针对半人马座阿尔法星系,那么它将需要大约78,000 才能到达。

“除非人类能够发现一种方法可以绕过物理学定律(这不太可能),无论我们多么想去那里,宇宙中的其他部分都超过了我们的生命。如果真的要到达,你需要用某种方式使人类永生,排除厌倦,并且有能力供养照顾他们几千年才能实现。”

曲速引擎?

听起来很熟悉?1994年,墨西哥物理学家米格尔·阿尔库比尔提出,可以通过扭曲时空来实现比光速更快的移动,如上图所示。

我猜测他一直在读他的《星际迷航》。根据内存测试(曲速引擎),曲速引擎是通过扭曲时空起作用的,简单地说,曲速引擎,可以同时选择快于或者慢于星际飞船,甚至是他自己快于光速。具体而言,时空是在飞船前收缩的,并且在飞船后扩展的。星际飞船本身就在两个时空扭曲之间,就像待在一个曲速的泡泡里一样。这个已经扭曲的空间,连同它里面的区域,以一个“翘曲速度”加速,然后在这个因为畸变产生的时空内产生一种波。

如果人抵达这一空间就需要花费人类两千余年,那么值得我们思考的是,到达另一个太阳系需要花费的时间尺度是多少呢?

当然这也取决于你是在说有人驾驶或者无人驾驶。让我们思考无人驾驶的情况,这里有两个瓶颈阻止我们实现这一假设就是光速的1%,首先是基础知识。我们现在最好的解决方式就是离子推进器,但其运作需要大量的电力。如果我们可以设计一个混合型太阳能/核能探测器(说明:太阳能,用于初始脉动以及到达目的地后的减速;核能放射性同位素热点发生机,用于在太阳能电池板几乎没有用武之地的时候保持电子或通信能够持续运作)。

我们需要大量的太阳能电池板。因为即使以国际空间站太阳能电池板的标准来配置,对于这个目标来说也太少了;我们也需要兆瓦级的电能。大约100米x 100米的太阳能电池板以25%的效率也仅仅在初始能产生一小部分兆瓦级的能力。因为它的供能情况与离太阳的远近程度有关。(离太阳系行星越近它的供能越多)

除此以外,我们还需要高能离子推进器。我们现在最大程度上能以50㎞/s的速度行进(大约是光速的1/6000)。我们需要达到的排气速度是大型强电子对撞机。(因为大的强电子对撞机能加速其质子运动)这个高速度距离光速只差几米每秒。

其实能否使这样一个能以每秒只喷射出一千或者一百万质子(质量很小,无法用克这一单位衡量)的高能离子推进器实现,并不重要,重要的是能否使这些质子以LHC(大型强电子对撞机)的速度喷射出去。从1/6000光速上升到99.99999的光速变化,这一非相对论动能增加了约3600万倍。如果加上6930洛伦兹系数,每单位排量约是光速的1/6000的250百万倍,是更加高效的。

所以在离子推进器中的一千克推进物将在发挥的作用,与新视野探测器中中2.5亿公斤或者250千吨的推进物发挥的作用效果是等同的。不过探测器当然更重一些。问题是探测器可能因为太阳能板重几十吨,所有的强力磁铁作为推进物质至少需要占有四分之一的质量。他必须在太空中组装,或者需要一个大型火箭猜呢不过作为一个整体发射。甚至可能是计划中的SpaceX巨型助推火箭。因为像这样的探测器无法自行提升轨道。用上所有的推进物都需要几年的时间。这无论如何都是大型的工程挑战,而非理论物理学所能解决的。

然而我也无法确保这样的探测器能否把拍下的照片并发送到距离它4光年以外的地方。所以我认为在我们成功发射无人探测器(能够拍摄照片并进行详细的广谱/温度分析)以寻找适宜人类居住的行星之前,我们探讨把人类送到其他太阳系的话题是没有任何意义的。

一步一个脚印最好,我们站在人类的视角上思考,火星是我们当下唯一的也是实际的探测目标。

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天文学名词

3. forbes-露白

如有相关内容侵权,请于三十日以内联系作者删除

转载还请取得授权,并注意保持完整性和注明出处

翻译:天文志愿文章组-露白

审核:天文志愿文章组-

排版:零度星系

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3.原文来自:https://www.quora.com/If-it-has-taken-humanity-2000-plus-years-to-reach-space-how-long-will-it-take-for-us-to-reach-another-solar-system

https://www.forbes.com/sites/quora/2016/12/22/traveling-to-other-solar-systems-may-never-be-within-our-reach-as-a-species/

本文由天文志愿文章组-露白翻译自forbes的作品,如有相关内容侵权,请于三十日以内联系运营者删除。

注意:所有信息数据庞大,难免出现错误,还请各位读者海涵以及欢迎斧正。

结束,感谢您的阅读与关注

全文排版:天文在线(零度星系)

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