如今我們?cè)谠S多影視作品里都能看見人類的宇宙飛行探索。在藝術(shù)的加工下，人類科技進(jìn)入到了一個(gè)新時(shí)代，宇宙旅行成為了常見的事情，外形特異的飛船輕松穿梭在太陽系中。電影和文學(xué)極大地滿足了人們對(duì)于太空探索的好奇心，這種充滿未知令人激動(dòng)的旅途在現(xiàn)實(shí)中又如何呢？
事實(shí)上，人類航天事業(yè)的發(fā)展也不過百年，期間更是經(jīng)歷了幾十年的摸索才逐漸完成了基本的航天飛行。而人類想要飛出太陽系以現(xiàn)在的狀態(tài)來看，無疑是癡人說夢(mèng)。
科學(xué)家在天文學(xué)和物理學(xué)方面的研究給現(xiàn)實(shí)無情地潑了一盆冷水，人類也許永遠(yuǎn)也飛不出太陽系，原因多樣而且令人感到絕望。究竟是什么阻礙了人類探索宇宙？
說起航天，無論是天文愛好者還是普通民眾都會(huì)有極大的興趣去聽聞相關(guān)報(bào)道，人們與生俱來的好奇心在這里尤為明顯。法國(guó)小說家儒勒·凡爾納在19世紀(jì)創(chuàng)作的《從地球到月球》這部小說里，擬想了一種大炮裝置，能夠通過發(fā)射帶有載人艙室的炮彈，將人射向月球。
但隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各種科學(xué)理論的出現(xiàn)使得這種想象只能存在于文學(xué)作品中，因?yàn)榕趶椀陌l(fā)射速度根本不夠人類上天。科學(xué)家和工程師認(rèn)為，如果想要飛向月球，必須要有非常強(qiáng)勁的重力加速才能夠沖出地球。被譽(yù)為“航天之父”的康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基提出了一種火箭飛行運(yùn)動(dòng)公式，此外他還構(gòu)想了一種使用液體燃料的三級(jí)火箭。
對(duì)于技術(shù)落后的19世紀(jì)，雖然沒有一個(gè)行之有效的具體行動(dòng)，但他的天才想法給后來的火箭設(shè)計(jì)提供了基本思路。進(jìn)入20世紀(jì)后，科技發(fā)展進(jìn)入了新時(shí)代，導(dǎo)彈系統(tǒng)的出現(xiàn)催生了火箭的出現(xiàn)。二戰(zhàn)結(jié)束后，美國(guó)和蘇聯(lián)在爭(zhēng)奪世界霸主地位的同時(shí)，兩國(guó)政府后來還在太空領(lǐng)域開展了新的競(jìng)賽。
太空競(jìng)賽的開始，使得人類在航空航天領(lǐng)域快速發(fā)展，各種無人探測(cè)器和載人航天工程得到了快速發(fā)展。蘇聯(lián)后來由于太空計(jì)劃的接連失敗落于下風(fēng)，而美國(guó)集聚多方力量，耗費(fèi)大量國(guó)力，最終在太空方面成為了世界第一。美國(guó)現(xiàn)在多個(gè)無人探測(cè)器已經(jīng)走向了宇宙深處，載人航天也成功被證明了其可行性。
最開始這些無人探測(cè)器并不是直接就準(zhǔn)備飛往宇宙深處，而是都帶有各自的科學(xué)任務(wù)。像旅行者號(hào)，最主要的任務(wù)目的是探測(cè)木星、土星、及其他衛(wèi)星的探索。另外還有先驅(qū)者號(hào)，進(jìn)入太空后研究小行星帶、太陽風(fēng)、宇宙射線等主要在各種相關(guān)的科學(xué)論據(jù)上去提供現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)支持。
無人探測(cè)器本身就是一張單程票，一是回收成本過于高昂，另一方面由于當(dāng)時(shí)的回收技術(shù)并不先進(jìn)，很難保證完好回收。這些無人探測(cè)器在完成自己的使命后，它們的終極任務(wù)便是飛往宇宙深處。科學(xué)家們希望透過探測(cè)器上所攜帶的科學(xué)儀器和通訊設(shè)備來更好地了解宇宙環(huán)境。
以目前來看，飛行距離最遠(yuǎn)的探測(cè)器是旅行者1號(hào)，從1977年發(fā)射至今已經(jīng)有44年，距離地球大概200多億公里。這是人類發(fā)射進(jìn)宇宙深空的第一個(gè)探測(cè)器，由于其工作時(shí)限已經(jīng)逐漸接近尾聲，進(jìn)入2025年后，旅行者1號(hào)就會(huì)與地球失去聯(lián)絡(luò)。在未來的的飛行旅程中，旅行者1號(hào)大概在300年后飛出柯伊伯帶，到達(dá)奧爾特云。
另外一個(gè)作為旅行者1號(hào)的同伴，旅行者2號(hào)大致上和1號(hào)差不多，目前也是朝往宇宙更遠(yuǎn)處飛去，沒有特定天體目標(biāo)。旅行者2號(hào)整體狀態(tài)穩(wěn)定，至今一直通過深空網(wǎng)絡(luò)與地球保持聯(lián)系，但同樣也會(huì)在2025年結(jié)束工作。
如今最有新機(jī)遇的也許還是新視野號(hào)，無論是技術(shù)水平還是運(yùn)行時(shí)間，都會(huì)比它的其他“同事”要工作得更久。隨著引力的加速，未來會(huì)越來越快，目前正在穿越柯伊伯帶。
看到這里你也許就會(huì)發(fā)現(xiàn)，人類至今發(fā)射的眾多無人探測(cè)器中，沒有任何一個(gè)探測(cè)器完完全全地飛出了太陽系。而這些探測(cè)器的飛行速度可比火箭快多了，照這樣下去，人類還有可能飛出太陽系嗎？
旅行者號(hào)從速度上來看，確實(shí)比地球上的任何飛行器都要快，不過從NASA公布出的動(dòng)態(tài)中我們可以看到，兩個(gè)旅行者號(hào)都還停留在太陽系內(nèi)，并沒有飛越奧爾特云。太陽系的范圍劃分眾說紛紜，并不僅僅以八大行星為界限，在冥王星外還有柯伊伯帶和奧爾特云。這個(gè)區(qū)間范圍內(nèi)作為星際空間的還有太陽活動(dòng)所形成的一個(gè)日光層地帶。
日光層也叫太陽風(fēng)層，是太陽產(chǎn)生的太陽風(fēng)粒子以及磁場(chǎng)作用形成的一個(gè)保護(hù)層。如果僅僅只是飛過太陽風(fēng)地盤，才剛開始進(jìn)入星際空間，這個(gè)距離就好比剛出家門一樣。作為太陽系的邊界處，柯伊伯帶和奧爾特云是由數(shù)萬億個(gè)小型天體、塵埃、氣體組成的一塊區(qū)域，也是許多彗星的來源地。
該區(qū)域的厚度大概是1光年左右，所以探測(cè)器在飛過太陽風(fēng)層后，才剛剛進(jìn)入星際旅行的開始。柯伊伯帶的存在就像一片巨大的平原，以探測(cè)器的速度進(jìn)行旅行無異于蝸牛一般。整個(gè)太陽系就像一個(gè)巨大的泡泡，在觸碰邊際前，人類必須穿過這里。
無論是旅行者號(hào)還是新視野號(hào)，在進(jìn)入柯伊伯帶后大概都會(huì)花上300萬年的時(shí)間才能夠穿過這片星際地帶。到達(dá)外圍之后，引力彈弓效應(yīng)的加速還會(huì)減小，從而進(jìn)一步拉低探測(cè)器的速度。它們想飛出太陽系遠(yuǎn)比人們的想象要困難得多，星際旅行從來不是一件容易的事。
除了個(gè)別失聯(lián)的飛行器外，人類之前發(fā)射的探測(cè)器現(xiàn)今基本都已經(jīng)開始進(jìn)入星際空間，如此漫長(zhǎng)的飛行旅途都在側(cè)面說明人類也許永遠(yuǎn)都飛不出太陽系。這并不是危言聳聽，而是科學(xué)家在長(zhǎng)期的飛行數(shù)據(jù)和理論實(shí)驗(yàn)下得出的結(jié)論。對(duì)此，科學(xué)家給出了四點(diǎn)原因。
首先，從太陽系的角度來看，太陽雖然在宇宙中微不足道，但整個(gè)太陽系的界限范圍遠(yuǎn)超人們想象。僅僅是太陽的引力范圍就有2光年，任何想要離開太陽附近的物體都必須脫離這個(gè)引力范圍。
太陽的引力范圍如果只是大，可能問題還比較單純一點(diǎn)。引力的存在會(huì)使得任何飛船或者飛行器都會(huì)發(fā)生降速。牽引作用會(huì)在太陽系的邊際地帶變得越來越明顯，現(xiàn)有的飛船很多時(shí)候要想在宇宙中獲得加速還必須利用引力彈弓。但在柯伊伯帶，沒有大型天體可以利用。
這看起來似乎是一個(gè)速度問題，人類只需要把速度提升得足夠快就行了，這就如同地球上的牛頓定律一樣。確實(shí)，只要飛船能夠一直保持足夠的速度就不會(huì)受到引力的影響。不過人類至今所有的航天器都是使用的化學(xué)燃料，而化學(xué)燃料能夠維持的時(shí)間是有極限的，這是第二點(diǎn)原因。
奧爾科夫斯基的火箭公式已經(jīng)很明確地向人們展示了化學(xué)燃料的極限，雖然多級(jí)火箭的方式能夠讓火箭比沖能夠最大化應(yīng)用在每一級(jí)上。但每增加一級(jí)火箭，火箭系統(tǒng)狀態(tài)就會(huì)越來越復(fù)雜，在技術(shù)開發(fā)上會(huì)顯得力不從心。
此外，在到達(dá)柯伊伯帶之前，飛船還會(huì)經(jīng)受日光層的考驗(yàn)。日光層的強(qiáng)磁場(chǎng)作用對(duì)飛船正常運(yùn)作也是非常致命的，這種危險(xiǎn)是人類無法離開太陽系的第三點(diǎn)原因。
第四點(diǎn)：即使在未來，人類找到了一種新技術(shù)能夠使飛船以每秒數(shù)千公里的速度飛行，那點(diǎn)速度也是杯水車薪。如果飛船速度夠快，能把穿梭柯伊伯帶的縮短至1萬年，但人類自己卻無法突破年齡的限制。
人通常只有數(shù)十年的壽命，如此漫長(zhǎng)的旅行是人類無法等待的。況且，從冷凍技術(shù)來說，也很難保證大腦在經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間冷凍后還能正常使用。有限的壽命決定了我們無法進(jìn)行超出年齡的旅行。
科學(xué)家給出的以上四個(gè)主要因素個(gè)個(gè)都令人絕望，直接為我們揭示了離開太陽系有多困難，人類想要飛出太陽系幾乎是不可能的。宇宙的尺度大到人類難以想象，任何一個(gè)旅行時(shí)間至少都是數(shù)萬年，人類文明發(fā)展至今也不過幾千年。
而這僅僅只是離開家門口，如果想要到達(dá)離太陽最近的幾個(gè)地方，星系之間也仍然相隔在1光年左右。人類能做到的其實(shí)很少，況且人類要面對(duì)的問題還不只是在太空飛行的速度太慢，地球上也仍有許多困難有待克服。
還有可能嗎？
總體來看，要想離開太陽系確實(shí)沒啥辦法。不過科學(xué)家們也不會(huì)因此就放棄對(duì)太空的探索，解決方案就從最容易的地方下手。目前除了傳統(tǒng)化學(xué)燃料火箭的設(shè)計(jì)研發(fā)，還有核動(dòng)力火箭和光帆動(dòng)力。核動(dòng)力火箭自然不用多說，如果能將核聚變利用起來，那么飛船速度將會(huì)提升數(shù)百倍，至少這又是人類的一大進(jìn)步。
放眼整個(gè)銀河系，這一切并不是毫無變化的，所有天體和物質(zhì)都在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，恒星與恒星也會(huì)在各自的運(yùn)動(dòng)中發(fā)生變化。來自NASA的觀測(cè)發(fā)現(xiàn)指出，未來可能會(huì)有相當(dāng)數(shù)量的恒星會(huì)靠近我們太陽系，恒星的變化移動(dòng)能夠?yàn)槿祟悗硇碌臋C(jī)遇。
有的時(shí)候我們可以從另外一種角度去看待問題，未來總是充滿變化，也許當(dāng)下的人們無法通過科技手段進(jìn)行星際旅行。以人類今天的發(fā)展速度來看，一切都還是能夠有希望的。
太空探索也不完全是天文界的事，整個(gè)項(xiàng)目還穿插了各種學(xué)術(shù)項(xiàng)目和研究。生物醫(yī)學(xué)、天體物理，甚至是社會(huì)學(xué)科，這些都是太空飛行所需要的。隨著人們的觀測(cè)加深，這些靠近太陽系的天體也許能夠作為人類探索宇宙的一個(gè)跳板。如果能夠利用上這一切，人類又怎會(huì)困在太陽系里？
