星際航行可能嗎？天文學家的回答你或許不會想到

2023-03-31 10:20:54 4

星際旅行可能嗎？天文學家的回答你可能不會認為

天文學在線

星際旅行幾乎是每個孩子的幻想，也是科幻小說的一個主要主題，大膽探索一個從來沒有人去過的似乎很幻想的星球。事實上，隨著火箭和太空探測器的發展，我們也將思考一個問題:星際殖民能實現嗎？或者，在這個遙遠的夢之前，我們能向遙遠的行星發射探測器，看看那裡有什麼嗎？

圖片來源:波多黎各大學行星宜居性實驗室阿雷西博

事實上，星際旅行在技術上是可行的，因為沒有任何物理定律可以禁止它然而，這並不意味著它不困難，也不意味著它可以在本世紀實現。星際旅行非常麻煩

走出太陽系

從某種程度上說，人類現在已經達到了阿德阿斯特拉的階段目前，有幾個探測器遠離太陽系，永遠不會回來。美國宇航局的先鋒計劃、航海家計劃和新視野號探測器已經開始了他們的漫長旅程。旅行者號探測器現在位於太陽系邊界之外，這是由太陽風粒子的範圍決定的。在這個邊界之外，太陽風粒子的數量比銀河系中的其他粒子要少

旅行者1號和探測器2號已經位於太陽系之外(圖中右側)。橢圓表示太陽風層，被定義為太陽系的邊界。來源:美國國家航空航天局

現在我們有了阿斯特拉探測器。它們的速度大約是每小時數萬英裡，聽起來非常快。然而，他們並沒有前往某個特定的恆星，因為之前的任務是探索太陽系中的行星。如果探測器能夠到達最近的半人馬座比鄰星(大約4光年遠)，那將是8萬年後。

美國國家航空航天局在80，000年內不應該支持這個項目。此外，當這些飛機飛行到一半時，它們的核電池將耗盡，它們將成為穿梭於太空的一片廢鐵。雖然這不是毫無意義地向星際空間扔垃圾，但它可能不是你想像中的星際航行。

新視野軌道

高速飛行器

為了使星際旅行更合理，探測器必須飛得更快，至少約為光速的十分之一以這個速度，它可以在幾十年內到達比鄰星，幾年後發回圖像。發射探測器的科學家在他們的一生中可能仍然會看到這些圖像。

但是達到這個速度需要相當大的能量一種方法是在飛機上裝載大量的燃料，但是過多的燃料也會增加質量，使飛機更難加速。一些核動力飛機的設計嘗試了這種方法，但它和把數千枚原子彈放進火箭一樣不可靠。也許一個更有希望的想法是攜帶一定量的能量，然後在旅程中通過其他方式將其轉移到飛機上。例如，使用雷射，雷射輻射可以用於遠距離傳輸能量。如果飛機能接收到能量，它就能繼續前進。

突破了衛星拍攝計劃的想像地圖，用雷射照亮船帆來駕駛飛機。來源:scitech europa

這是突破性的星際射擊計劃的主要想法，該計劃旨在設計一種能夠在幾十年內到達最近的恆星的飛機。該計劃的總體內容是建造一臺功率為100千兆瓦的巨型雷射器，向地球軌道上的一架飛機發射雷射。這架飛機需要配備一個具有高反射率的巨大太陽帆。當雷射照射在太陽帆上並彈開時，光子的動量反轉。由於動量守恆，飛機獲得向前的動量。如果我們繼續用這種雷射照射飛機10分鐘，並希望它能達到光速的1/10，那麼這架飛機的重量只能達到1克左右。你沒有錯，這基本上是一個回形針的重量。

物理學家史蒂芬·霍金和投資者尤裡·米爾納共同宣布了突破性衛星項目，正式發射

螞蟻飛船

100GW雷射器本身比現有的最高功率雷射器高出幾個數量級。為了讓你感覺到這個數量級，100千兆瓦基本上是美國所有核電站的總容量。

突破性衛星攝影計劃雷射陣列想像地圖，來源:sciencemag

至於飛機，它只能像回形針一樣重，但它還必須包括照相機、計算機、電源、電路系統、外殼、可與地球通信的天線和太陽帆。

太陽帆必須接近100%的反射率，因為雷射的功率太大，即使它只吸收一小部分雷射能量，它的溫度也會急劇上升並直接融化掉，這對飛機極為不利。一旦

加速到光速的十分之一，真正的旅程就開始了。在40年內，這架飛機必須經受住來自星際空間的考驗。它將受到許多高速塵埃粒子的影響。如果灰塵顆粒很小，它們在高速行駛時會造成很大的損害。還有來自太陽或遙遠超新星的宇宙射線(高能粒子)，在整個旅程中不斷轟擊飛機，並可能損壞其脆弱的電路。

突破性衛星拍攝計劃能否實現？理論上，它可以如前所述，沒有任何物理定律可以推翻這個計劃的任何部分，但這並不意味著它不困難，甚至在我們目前的技術水平或未來可能達到的水平下也不可能。人類真的能製造出如此小巧輕便的飛機嗎？這樣高功率的雷射器能製造出來嗎？這架飛機能勝任高空的許多挑戰嗎？這些問題的答案不是簡單的「能」和「不能」。真正的問題是人類是否真的願意花很多錢去探索他們的可能性。

參考

1。維基百科全書

2。天文術語

翻譯:Xeno

作者:保羅·薩特-天文物理學家

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