人類飛離地球最遠的探測器,是旅游者一號了
旅游者一號已經在太空中飛行將近41年了,距離地球遠達211.4億千米!
還是沒有飛出太陽系,那麼太陽系終究有多大呢?它的邊緣又是什麼呢?
一、真正的太陽系比我們想象中大得多!
太陽系
通常認為,冥王星是太陽系最外圍
科學發現,還有矮行星,在柯伊伯帶內
什麼是柯伊伯帶?
柯伊伯帶是太陽系在海王星軌道(距離太陽約30天文單位)外黃道面附近、天體密集的中空圓盤狀區域??乱敛畮У募僬f最初是由愛爾蘭裔天文學家艾吉沃斯提出,杰拉德·柯伊伯(GPK)展開了該觀念
柯伊伯帶被以爲包括許多微星,它們是來自環繞著太陽的原行星盤碎片,它們由于未能成功地結分解行星,因而構成較小的天體,最大的直徑都小于3,000公里
柯伊伯帶,有時被誤以爲是太陽系的邊界
但太陽系還包括向外延伸兩光年之遠的奧爾特星云
早在上世紀50年代,柯伊伯和埃吉沃斯(Edgeworth)就預言:在海王星軌道以外的太陽系邊緣地帶,充溢了宏大冰封的物體,它們是原始太陽星云的殘留物,也是長周期彗星的來源地
在柯伊伯帶之外還有數以億計的太陽系小天體,這些數不清的太陽系小天體之外還有一層奧爾特星云,在奧爾特星云之外就是太陽系外了
圖解:奧爾特云及柯伊伯帶示意圖
奧爾特星云又是什麼呢?
奧爾特云(Oort Cloud)是一個如果突圍著太陽系的球體云團,布滿著不少不生動的彗星,距離太陽約50,000~100,000個天文單位,最大半徑差不多爲1光年,即太陽與比鄰星距離的四分之一。天文學家普遍以爲奧爾特云是50億年前構成太陽及其行星的星云之剩余物質,并突圍著太陽系。復雜來說就是奧爾特星云包裹在太陽系之外的一層云團
奧爾特星云
太陽系邊緣,就是奧爾特星云了
但無法認證,太遠了目先人類探測器最遠也就抵達柯伊伯帶
以旅游者一號如今的飛行速度還要等300年才到奧爾特星云呢!
.穿越奧爾特星云還需3萬年,所以說真正的太陽系比我們想象中大得多
圖解:理論上奧爾特云的距離與太陽系其他結構的大小對比
二、飛行了四十年的飛船, 本以為飛出了太陽系, 結果令人無語!
如果把太陽系范圍定義到奧爾特云(距離太陽大約1光年),那么目前沒有飛行器飛出太陽系,但是有4個飛行器,正在駛出太陽系的路上
它們分別是:旅行者一號、旅行者二號、先驅者10號、先驅者11號,四個都是NASA發射的
旅行者一號
這是目前飛得最遠的飛行器,1977年發射,在2012年飛出日球層(太陽風頂層),目前距離地球212億公里(2018年7月數據),速度17公里/秒
旅行者1號用了41年的時間,只飛了0.0022光年;飛出太陽系(奧爾特云為邊界)還需要2萬年的時間,預計7.3萬年后會經過半人馬座三星,然后朝著銀河系中心飛去。
旅行者二號
旅行者二號,原本先于旅行者一號半個月發射,但由于比旅行者一號多探測了天王星和海王星,所以駛出太陽系的進度,反而比旅行者一號慢
旅行者一號和旅行者二號,兩者互為備用飛行器,所以功能上是差不多的,令人欣慰的是,兩個飛行器都基本完成了主要任務,然后都朝著太陽系外駛去
旅行者二號,目前的速度是15.5公里/秒,距離地球約140億公里
先驅者10號
先驅者10號在1972年發射,比旅行者1、2號還要早五年,它的主要目的是探測木星,達成任務后繼續飛向海王星和冥王星,然后朝著太陽系外飛去,目前速度約5公里/秒
先驅者10號的計劃服役壽命是4年,但真正服役了11年,期間向地球傳回數千億條信息和照片;在2013年,地球收到先驅者10號最后一條信息后,完全失去了聯系
根據失聯前的飛行數據,預計6萬年后飛出奧爾特云,然后朝著銀河系外圍飛去(與旅行者1號的方向相反)
先驅者11號
先驅者11號在1973年發射,主要目的也是探訪木星,和先驅10號形成互補
主要任務達成之后,先驅者11號以11.4公里/秒的速度,向天鷹座方位駛去,目前距離地球約93億公里,預計3萬年后飛過奧爾特云,然后朝著銀河系中心駛去
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三、人類為什么飛不出太陽系?
目前為止,人類現在為什么飛不出太陽系?
在銀河系內一千多億顆恒星中
太陽只是普通的一員,它位于銀河系的對稱平面附近
距離銀河系中心約26000光年,在銀道面以北約26光年
它一方面繞著銀心以每秒250公里的速度旋轉,另一方面又相對于周圍恒星以每秒19.7公里的速度朝著織女星附近方向運動
飛得最遠的人造探測器是旅行者1號
這是由美國宇航局研制的一艘無人外太陽系空間探測器
從它發射升空至今,已有40多年
目前它已經進入太陽系最外層邊界,處于太陽影響范圍與星際介質之間,即將時入星際空間旅行
一般冥王星并不被認為是太陽系的邊界
因為冥王星周圍和之外還有很多繞太陽轉的星體,形成柯伊伯帶和奧爾特云
旅行者1號已經走到星際空間,實際上指的是旅行者一號離開了日光層(離太陽150億公里),也就是太陽發射的帶電離子形成的帶電離子泡
旅行者一號周邊的帶電離子密度和星際介質已經基本相同,但是旅行者一號仍然在太陽的引力范圍之內
人造飛船現在為什么飛不出太陽系呢?
需要注意的是,理論核算得到的太陽系引力規模為15~23萬天文單位,而1天文單位約1.496億公里,1光年約9.46*10^12公里
至少2億光年以上
按照光速300000km/s來算,飛船速度按光速來設計,至少也得幾萬年或幾十萬年的量級單位
目前宇宙飛船最高的速度也只有兩三萬公里一小時
光速可是30萬公里一秒
我們現在的最快速度相當于光速的0.003%
從地球到太陽,幾億公里的距離,光只需要八分鐘
我們的火箭等卻需要一年.
從地球到冥王星50億公里,光只要四五個小時
火箭卻好幾十年
有沒有辦法實現高速飛船?
核動力飛船
有很多局限,核燃料儲存、使用、輻射防護都是個非常大的難題
目前不具備工程可行性
像三體那樣,在未來用氫聚變推動飛船,是比較可能實現的技術
激光推動飛船
但是這要求飛船有很大的激光反射面,俗稱光帆
這個光帆有多大呢?
有人計算過,如果實現星際航行所需要的光速1/3,激光反射面也就青海省大小
考慮到工程可能性和建設大功率激光電站的花費,這個也不現實
動力問題,艙內生存條件問題,即便將來能解決,但超遠距離的信號傳輸衰減和延遲問題是一道過不去的坎
還能否活著回到地球,都是個未知數!