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发表于 2019-1-27 21:16:22
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人类应该如何飞出太阳系?
人类要想飞出太阳系必须首先考虑和解决以下诸多问题。
一,对太阳系边界范围的界定(以太阳为中心的半经范围)
目前科学界对太阳系边界有好几种说法,并没有统一的界定。
第一种:如果以冥王星轨道为边界约为40天文单位(1天文单位等于1.496亿公里)。
第二种:如果按慧星起源假说中的柯伊伯慧星带约是50∽1000天文单位;依奥尔特云是10万天文单位∽0.5光年。
第三种:如果依太阳风层顶则约为100∽160天文单位。
第四种:如果以太阳系引力所到达的范围,科学界通过理论计算得到约为15∽23万天文单位。
以上就是科学界目前所界定的太阳系不同边界半径范围的大概数值。当然,如果人类能有朝一日飞出太阳系,就看我们怎么来定义其太阳系边疆了。
二,飞出太阳系需要达到的宇宙速度
宇宙速度总体可分为以下四种
第一宇宙速度:物体在获得这一水平方向的速度之后,不需要再加力就可以环绕地球运动。比如人造卫星,此速度为7.9千米/秒。
第二宇宙速度:可以摆脱地球引力的束缚,飞离地球进入环绕太阳运行轨道的最低速度,此速度大约为11.2千米/秒。
第三宇宙速度:可以摆脱太阳系引力的束缚,脱离太阳系从而进入更广袤的宇宙,此速度约为16.7千米/秒。是人类从地球起飞脱离太阳系的最低飞行速度。
第四宇宙速度:为摆脱银河系引力的束缚所需的最小初始速度,大约为110∽120千米/秒。
了解以上宇宙速度后,接下来人类要想飞出太阳系就必须要造出可脱离太阳系引力的宇宙飞船,那么以目前人类的航天技术,我们能胜此大任吗?
目前地球人类制造的宇宙飞船所使用的燃料均属于化学燃料,其原理就是产生高温气体从喷口中向后喷射出来,利用作用力及反作用力为原理推动飞船向前飞行。截止目前,美国的旅行者1号和2号无人探测器是人类飞得最快的和最远的人造飞行器了,旅行者1号速度约为每秒17千米,已经超越第三宇宙速度,它们所用的动力仍是常规化学动力,虽然携带着核燃料电池(钚),但却是为通讯和各种试验设备的运转准备的。由于使用化学燃料推进到第三宇宙速度所需的量太大,无法携带,因此它们均采用行星引力加速的方法来提高速度,就是侧向接近某一颗大行星,在掠过行星时利用该行星引力将飞船“甩出去”,来实现加速达到或超越第三宇宙的速度。虽然旅行者1号已经飞行了210亿千米,似乎已脱离太阳风粒子,进入了星际空间,但天文学家一般认为遥远的奥尔特云才是太阳引力发挥作用的最后区域,如旅行者1号按此速率要摆脱太阳系的引力则仍需要3万年的时间才能实现。以旅行者号为范例,如果人类要想飞出太阳系显然使用化学燃料为动力的宇宙飞船是不现实的,试想如果一艘采用化学燃料的宇宙飞船要实现载人冲出太阳系的话,那么这艘宇宙飞船必须是很庞大的,既要有足够大的空间用以携带燃料,供飞船往返使用,又要有巨大的空间存贮航天食物,以确保宇航员安然返回。否则载人冲出太阳系将会是毫无意义可言。由此而言,只要人类能够突破自身的技术障碍,造出可供长程往返航行使用的宇宙恒星际穿梭机,比如基于核裂变和核聚变等核脉冲推进的飞船,以及为宇航员设计提供能维持长期生命的保障系统等,人类才可言之冲出太阳系。不过这将又会是何年何月的事呢?
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