實(shí)際上在航天技術(shù)的進(jìn)步中，雖然有許多方向的技術(shù)都有改進(jìn)，但是比較明顯的也只有美國SpaceX公司制作出來的可回收火箭，但這些科技都不能算是跨越性的進(jìn)步，目前人類的技術(shù)探索已經(jīng)越來越接近理論的上限。
可回收火箭
航空技術(shù)仍舊十分依賴化學(xué)燃料，每次火箭升空都必須攜帶上超大重量的燃料，比如我國的長征七號火箭，總重量高達(dá)500噸，但其中有90%的重量的都是燃料本身的重量，將一公斤重的物體送上太空，都需要消耗價值十萬元左右的成本。
除了燃料的桎梏，航天技術(shù)還受限于材料的堅(jiān)固性，人類能夠造出十分堅(jiān)固的復(fù)合材料，但任何材料都難以抵擋漫長時光的影響，在浩瀚且惡劣的宇宙環(huán)境中旅行動輒就需要幾百上千年，以現(xiàn)在的材料技術(shù)，飛船很可能無法在宇宙中堅(jiān)持太長時間。
中國宇宙載人航天飛船
因此即便我們有耐心花費(fèi)上千年時間在宇宙漫游，但在漫長的時光里，飛船總有可能會磨損，在孤立無援的太空中，任何一點(diǎn)點(diǎn)磨損都可能是永久性的破壞，在這種情況下根本不可能將人送去遠(yuǎn)離地球的太空之中。
雖然人無法離開地球太遠(yuǎn)，但有多少人知道，其實(shí)人類的造物已經(jīng)可以飛出太陽系了，旅行者一號已經(jīng)在2012年8月25日穿越太陽圈的包圍，進(jìn)入到星際介質(zhì)之中。它是如何離開太陽系的，又是如何宇宙中航行的，讓我們一起來了解一下吧。
旅行者一號探測器
旅行者一號其實(shí)1977年就已經(jīng)從地球上發(fā)射了，飛行了35年才突破太陽系的邊界，其實(shí)太陽系的直徑并沒有我們想象中的大，而且它有三個不同的標(biāo)準(zhǔn)的邊界。
一個是以最遠(yuǎn)的行星——海王星作為邊界，那就只有60個天文單位的距離，也就是大概8.3光時的距離，以日球?qū)?/span>作為邊界，則有100個天文單位的距離，也就是大約13.8光時的距離，如果以奧爾特云作為邊界，則能有10萬個天文單位的距離，也就是大約1.58光年的距離。
奧爾特星云
其中，大家都知道海王星是第八行星了，而日球?qū)悠鋵?shí)就是太陽風(fēng)能吹到的最遠(yuǎn)的距離，再遠(yuǎn)就無法得到太陽風(fēng)的保護(hù)了，奧爾特云則是太陽重力能夠影響到的最遠(yuǎn)天體，主要由水冰、氨和甲烷等固體揮發(fā)物組成。
而今天文章的主角——旅行者1號，穿越的其實(shí)是日球?qū)拥倪吔纾?/span>突破了日球?qū)?/span>，它將無法獲得太陽風(fēng)的保護(hù)。直接迎接宇宙間充斥著的高速運(yùn)動的亞原子粒子沖擊，因此它將會在短時間內(nèi)完全被破壞。
太陽風(fēng)是一種連續(xù)存在的高度帶電粒子流
在太空航行，就必須克服一個十分關(guān)鍵的問題——逃逸速度。我們知道地球的逃逸速度是11.2公里每秒，為了達(dá)到這個速度，每次飛船起飛都必須消耗大量的燃料，才能飛到太空中。
而當(dāng)人造衛(wèi)星被送上太空之后，它的燃料基本會被消耗殆盡，這時人造衛(wèi)星只能通過張開的太陽板獲得微弱的電力，維持自身的運(yùn)轉(zhuǎn)。
逃離太陽系所需的逃逸速度必須達(dá)到16.7公里每秒，旅行者一號借助大量的化學(xué)燃料，將其送出宇宙之后，就已經(jīng)再也沒有燃料幫助它加速到16.7公里每秒了，那它又是如何逃離太陽系的呢？
旅行者一號探測器
實(shí)際上在宇宙中，依靠燃燒產(chǎn)生推力的化學(xué)燃料，根本無法很好地在真空中產(chǎn)生推力，因此旅行者一號必須想別的辦法來加速。
而且由于旅行者一號一開始設(shè)計的時候就是為了讓它飛出太陽系，所以像太陽板這種借助太陽能的裝置也沒有為它配備，畢竟遠(yuǎn)離太陽的它將會漸漸無法從陽光中獲取能量，旅行者一號實(shí)際上配備的是一塊可以運(yùn)行幾十年的核動力電池。
但是核動力的能源主要是給旅行者一號裝載的探測設(shè)備供能的，它并沒有足夠的能量為旅行者一號提供加速度。
旅行者一號上的核電池
聰明的讀者此時應(yīng)該想到了，其實(shí)旅行者一號是利用了沿途的行星重力，借助他們的引力進(jìn)行加速，在科幻電影《流浪地球》中就有類似的場景，圍繞著巨型行星旋轉(zhuǎn)，獲得加速到后調(diào)整方向超太陽系的邊緣飛去，這就是“引力彈弓”效應(yīng)。
旅行者一號沿途中本來應(yīng)該會遇到木星、土星、天王星、海王星這四顆行星的，在行星的加速下，它將達(dá)到20公里每秒的速度，甚至更快。
但是由于在旅行途中，科學(xué)家們對土星的衛(wèi)星產(chǎn)生濃烈的興趣，于是調(diào)整了旅行者一號的方向，讓其探索土衛(wèi)六，偏離了目標(biāo)方向的旅行者一號就只能借助土星的引力，加速到19公里每秒左右，脫離出黃道面，從太陽系的側(cè)面穿越日球?qū)樱豢跉怙w行200多億公里。
生命的保護(hù)罩——日球?qū)?/p>
讀者朋友一定會注意到一個問題，為何在太空中行走的旅行者一號從來都不擔(dān)心小行星和隕石的撞擊呢？
在宇宙中，并不是只有地球木星和太陽這種巨大的星球，更多的還有無數(shù)形狀不規(guī)則的小行星天體在宇宙中游蕩著。這些小行星大的可以達(dá)到直徑幾十公里，小的可以只有手指頭般大小。
這些小行星在太陽系中并不少見，甚至可以說數(shù)量繁多，從我們在地球上隔三岔五就能看個流星或者流星雨就能發(fā)現(xiàn)，隕石并不是什么稀罕物體，天上到處都飄著石頭。
宇宙中飄蕩著眾多小行星
但是在太空中以每秒十九公里的速度前進(jìn)，只要隨便碰到一個石頭般大小的隕石，就能將其撞個稀巴爛。旅行者一號在太陽系中飛行三十多年，甚至都已經(jīng)離開太陽系了，為何沒有撞上任何一塊小行星？
其實(shí)問題的答案很簡單，那就是宇宙遠(yuǎn)比我們想象中的要大，撞上隕石的概率可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于壞人被雷劈中的概率。
首先我們要知道太陽系中除了矮行星、八大行星和太陽外，還有別的龐大天體，這其中就包括著名的小行星帶，在我們經(jīng)常看到的太陽系模型中，小行星帶位于火星與木星之間，包含了太陽系中98.5%的小行星，目前科學(xué)家們預(yù)估這里至少有五十萬顆小行星。
宇宙的浩大廣袤超出我們的想象
旅行者一號要離開太陽系，首先就會遇到這個小行星帶，為何這五十萬顆小行星中，沒有一顆撞上旅行者一號呢？是因?yàn)樗刑厥獾亩惚芗记?，還是因?yàn)樗馨l(fā)出激光銷毀小行星？
其實(shí)核動力電池雖然待機(jī)時間長，但是它提供的電能并不高，根本不足以讓旅行者一號迅速轉(zhuǎn)向或發(fā)出任何攻擊，它只需要啥都不管，一頭撞進(jìn)小行星帶就可以了。
小行星帶的面積十分廣闊，與我們在太陽系模型中看到的不同，五十萬顆小行星圍繞著太陽旋轉(zhuǎn)，根本不會有密密麻麻的小行星景象，實(shí)際上旅行者一號穿越小行星帶的時候，很可能一顆小行星都沒有碰到過。
小行星帶
宇宙的距離尺度太大了，以我們最熟悉的地球與月亮為例子，把地球當(dāng)作是足球大小的話，那么月球就大概有乒乓球大小，在我們的印象中，月球與地球的距離其實(shí)就只有幾個足球的直徑大小，縮放后的地月系統(tǒng)可以輕松放在桌子上。
實(shí)際上的地月系統(tǒng)卻是，足球大的地球在足球場中心，乒乓球大的月球在足球跑道上圍繞著地球旋轉(zhuǎn)，縮放后兩者的距離起碼有上百米，遠(yuǎn)超我們平常對月亮的印象。
而太陽系中的小行星也同樣如此，地球在宇宙中運(yùn)轉(zhuǎn)了這么久，被小行星撞擊的次數(shù)也就那么三四次，這還是在地球的引力吸引小行星增加撞擊幾率下才會有的頻率。
小行星撞擊地球
旅行者一號重量可以忽視不算，幾乎不會吸引到任何小行星，而且它的體型那么小，也才一輛面包車大小，在浩瀚的宇宙中想要撞到任何一個物質(zhì)都是無比艱難的事情。隨便選一個時間觀察旅行者一號的四周，都只能看到無盡的黑暗，甚至看不到任何一顆小行星。
除了隕石在宇宙中分散得過于寬廣外，旅行者一號沒有被撞擊的原因還有一個，那就是它在探測完土衛(wèi)六之后，脫離了黃道面，黃道面簡單來說就是太陽系物質(zhì)集中所在的平面，所有的行星和小行星都順著黃道面圍繞太陽旋轉(zhuǎn)，在黃道面外的物質(zhì)往往都會被太陽的引力吸住然后甩上黃道面。
黃道平面
這就是為何旅行者一號飛行了16光時將近兩百億公里的距離，都沒有撞上任何一個小行星的原因，總結(jié)一些，就是天體分布得太過寬廣且旅行者一號躲開了天體主要分布的區(qū)域。
人們一直都對宇宙的浩瀚沒有一個準(zhǔn)確的概念，總以為只要能夠?qū)w船送離開地球，就能隨意前往太空中任何一個地點(diǎn)，但宇宙的寬廣實(shí)際上遠(yuǎn)超我們的想象。
如果按比例縮小太陽系，太陽像一顆足球那么大的話，此時太陽與最遠(yuǎn)行星海王星的距離甚至可以塞進(jìn)一個地球，這感覺就像是讓細(xì)菌去橫渡大海一般，巨大的距離能讓任何人都從心底生出濃濃的絕望。
太陽系中的八大行星
但是目前為止，人類還有進(jìn)步的空間，利用化學(xué)能量和行星引力彈弓是永遠(yuǎn)無法讓人類自由探索太空的。僅僅離開太陽就用了將近四十年，距離太陽最近的比鄰星也有三光年以上的距離，依靠旅行者一號這樣的速度飛行到那里起碼需要數(shù)千年。
人類現(xiàn)在的希望其實(shí)是研發(fā)出可控核聚變，這樣才能使用少量的燃料產(chǎn)生巨大的能量，即便是在太空中也能很好地為持續(xù)飛船加速。
根據(jù)科學(xué)家們的計算，擁有核聚變技術(shù)之后，人類的飛船加速到20%光速是很有可能的，屆時去往比鄰星只需要十余年，這對人類而言也是可以接受的。
《星球大戰(zhàn)》中的宇宙飛船
可控核聚變除了可以為飛船加速，還可以幫助研究生成新型材料，屆時肯定也能生產(chǎn)出更加堅(jiān)固耐磨的材料，讓飛船在太空中持久地運(yùn)行。
太空中的空曠讓我們不需要太過擔(dān)心在宇宙航行中會被小行星撞到，但是這空曠的空間卻給人類帶來了更加深邃的絕望。
曾經(jīng)的人類交通不發(fā)達(dá)，一輩子都無法離開自己的一畝三分地，而現(xiàn)在擁有高鐵的我們，可以在一日之內(nèi)游歷天南地北，人類的科技在進(jìn)步，我們一直在探索與學(xué)習(xí)，現(xiàn)在宇宙的距離雖然讓人絕望，但科學(xué)家也不會輕易放棄探索宇宙。
宇宙中藏著無數(shù)秘密
相信在未來，我們能做到在短時間內(nèi)實(shí)現(xiàn)星際航行，然后將人類文明傳播到全新的星球上去。
聯(lián)系客服
