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如今我们在许多影视作品里都能看见人类的宇宙飞行探索。在艺术的加工下，人类科技进入到了一个新时代，宇宙旅行成为了常见的事情，外形特异的飞船轻松穿梭在太阳系中。电影和文学极大地满足了人们对于太空探索的好奇心，这种充满未知令人激动的旅途在现实中又如何呢？
事实上，人类航天事业的发展也不过百年，期间更是经历了几十年的摸索才逐渐完成了基本的航天飞行。而人类想要飞出太阳系以现在的状态来看，无疑是痴人说梦。
科学家在天文学和物理学方面的研究给现实无情地泼了一盆冷水，人类也许永远也飞不出太阳系，原因多样而且令人感到绝望。究竟是什么阻碍了人类探索宇宙？
人类航天史
说起航天，无论是天文爱好者还是普通民众都会有极大的兴趣去听闻相关报道，人们与生俱来的好奇心在这里尤为明显。法国小说家儒勒·凡尔纳在19世纪创作的《从地球到月球》这部小说里，拟想了一种大炮装置，能够通过发射带有载人舱室的炮弹，将人射向月球。
但随着科学技术的不断发展，各种科学理论的出现使得这种想象只能存在于文学作品中，因为炮弹的发射速度根本不够人类上天。科学家和工程师认为，如果想要飞向月球，必须要有非常强劲的重力加速才能够冲出地球。被誉为“航天之父”的康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基提出了一种火箭飞行运动公式，此外他还构想了一种使用液体燃料的三级火箭。
对于技术落后的19世纪，虽然没有一个行之有效的具体行动，但他的天才想法给后来的火箭设计提供了基本思路。进入20世纪后，科技发展进入了新时代，导弹系统的出现催生了火箭的出现。二战结束后，美国和苏联在争夺世界霸主地位的同时，两国政府后来还在太空领域开展了新的竞赛。
太空竞赛的开始，使得人类在航空航天领域快速发展，各种无人探测器和载人航天工程得到了快速发展。苏联后来由于太空计划的接连失败落于下风，而美国集聚多方力量，耗费大量国力，最终在太空方面成为了世界第一。美国现在多个无人探测器已经走向了宇宙深处，载人航天也成功被证明了其可行性。
飞向深空的航天器
最开始这些无人探测器并不是直接就准备飞往宇宙深处，而是都带有各自的科学任务。像旅行者号，最主要的任务目的是探测木星、土星、及其他卫星的探索。另外还有先驱者号，进入太空后研究小行星带、太阳风、宇宙射线等主要在各种相关的科学论据上去提供现实数据支持。
无人探测器本身就是一趟单程票，一是回收成本过于高昂，另一方面由于当时的回收技术并不先进，很难保证完好回收。这些无人探测器在完成自己的使命后，它们的终极任务便是飞往宇宙深处。科学家们希望透过探测器上所携带的科学仪器和通讯设备来更好地了解宇宙环境。
以目前来看，飞行距离最远的探测器是旅行者1号，从1977发射至今已经有44年，距离地球大概200多亿公里。这是人类发射进宇宙深空的第一个探测器，由于其工作时限已经逐渐接近尾声，进入2025年后，旅行者1号就会与地球失去联络。在未来的的飞行旅程中，旅行者1号大概在300年后飞出柯伊伯带，到达奥尔特云。
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。
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。
而这仅仅只是离开家门口，如果想要到达离太阳最近的几个地方，星系之间也仍然相隔在1光年左右。人类能做到的其实很少，况且人类要面对的问题还不止是在太空飞行的速度太慢，地球上也仍有许多困难有待克服。
还有可能吗？
总体来看，要想离开太阳系确实没啥办法。不过科学家们也不会因此就放弃对太空的探索，解决方案就从最容易的地方下手。目前除了传统化学燃料火箭的设计研发，还有核动力火箭和光帆动力。核动力火箭自然不用多说，如果能将核聚变利用起来，那么飞船速度将会提升数百倍，至少这又是人类的一大进步。
放眼整个银河系，这一切并不是毫无变化的，所有天体和物质都在相对运动，恒星与恒星也会在各自的运动中发生变化。来自NASA的观测发现指出，未来可能会有相当数量的恒星会靠近我们太阳系，恒星的变化移动能够为人类带来新的机遇。
结语
有的时候我们可以从另外一种角度去看待问题，未来总是充满变化，也许当下的人们无法通过科技手段进行星际旅行。以人类今天的发展速度来看，一切都还是能够有希望的。
太空探索也不完全是天文界的事，整个项目还穿插了各种学术项目和研究。生物医学、天体物理，甚至是社会学科，这些都是太空飞行所需要的。随着人们的观测加深，这些靠近太阳系的天体也许能够作为人类探索宇宙的一个跳板。如果能够利用上这一切，人类又怎会困在太阳系里？
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发表于 2024-9-19 18:25:41
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