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帕克号1秒飞多远

旅行者一号每秒17公里,是最快的人造物吗?

旅行者一号是人类迄今为止速度最快的飞行器,但并不是最快的人造物。谈及人类目前在航天科技的领域的探索,真是突飞猛进,一日千里。但是,我们迄今为止在宇宙中飞行了最远距离的探测器,仍然是上个世纪的产物,这可能会让很多人意外。

这个飞行器,就是上世纪七十年代,美苏冷战时期,美国为了在太空军备竞赛中取胜,所准备的“杀手锏”:旅行者一号。他已经在宇宙中漂泊了四十多年,二零一八年六月份,旅行者一号正式穿越了“柯伊伯带”,突破了狭义上的太阳系。

旅行者一号的速度有多快?第一宇宙速度,每秒大概是十七公里每小时。但是,当初美国在发射这枚探测器的时候,太阳系出现了百年一见,极其罕见的“五星连珠”现象,让旅行者一号的速度暴涨了数倍。

当时,据NASA估计,旅行者一号的速度起码有五十公里每小时左右。以目前人类的科技来说,最高尖端的飞船,也达不到这样的速度;遑论燃料的限制,让这些飞船只能在宇宙中飞行三到四年。可以说,旅行者一号的发射,占据了“天时地利人和”。

所以,旅行者一号至今仍然是人类所研制出来速度最快的飞行器。想象一下,一个五十年前的产物,在如今仍然没人可以超越:怪不得在一些国外的阴谋论网站上,旅行者一号被他们说成是美国政府向外星交换而来的科技产物。

但是,旅行者一号还不是速度最快的人造物。没错,同样在上世纪,美国政府在阿拉莫斯国家实验室试爆的一枚核弹,无意间让一块“飞行物”的速度达到了十倍左右的第一宇宙速度。

这块“飞行物”,是原子弹爆炸时旁边的一块钢板。据监测,在当时的一段时间里,他被爆炸带来的强烈能量掀飞,速度在206马赫左右,远超旅行者一号。

人类目前最快的飞行器飞到距离地球6光年的超级地球需要多久?

人类目前最快的飞行器飞到距离地球6光年的超级地球需要多久?

大家都知道光年是表示距离,理想情况下,在一定的距离,匀速飞行可以判断出,具体的飞行时间。但是,在距离6光年的地方,可以计算得出达到时间吗?

首先。我们要确认飞行最快的人造飞行器,根据目前人类航天史上,最快的是帕克探测器,最快飞行速度高达70公里每秒,它的任务是前往太阳系中心,观测太阳,太阳凭借自身的引力,一直持续不断的给帕克探测器加速飞行的引力。

假如帕克飞行60光年需要多久?

大家都知道光年表示距离,但是没有多少人知道一年年有多远。首先,给大家普及一下光年的概念,帮助大家正确的认识光年的距离。

光年是指在一儒略年(定义值为365.25日)的时间中,在自由空间以及距离任何引力场或磁场无限远的地方,一个光子所行走的距离。根据科学计算,一光年的距离约为94607亿公里。

在这么远距离,如果是帕克号探测器按照最高速度70km/s飞行,一光年需要飞行时间约等于4285.6年,如果距离60光年,帕克飞行器飞行时间约等于257136年。

25.7136万自然年,这仅仅是理想情况下的时间测算,看似是一个非常庞大的数字。实际上会远远的超出大家的预期。

60光年距离飞行因素太多了

在人类的 历史 上,就曾拥有这样的一款飞行器,叫做旅行者一号,是人类唯一一个飞行距离最远的飞行器,目前飞行距离达到220亿公里,这里需要注意的是飞行距离是220千米,这和实际的地星距离完全是两个概念。

飞行器飞出太阳系,并不是直线飞行,在太阳系拥有非常强大的引力,飞行器若想飞出太阳系,需要借助周围的行星,实现弹弓飞行,这样才能实现高速抛出太阳系的可能。在每次抛出的过程中,飞行器都将改变飞行轨迹,高速飞行。

还有就是在太空中,飞行器飞行不仅仅有自己,实际上在太空中的各大天体的引力,都将影响到飞行器的飞行速度,飞行器在靠近天体的时候是不断的加速,但在飞离天体的时候,总会因为引力的原因减速。具体影响有多大,还得看天体的质量。

因此飞行器如果想抵达到60光年外低地方的飞行时间,将会远远的超出大家的预期。公式距离等于速度乘以时间,这个公式并不适宜这样超远距离飞行,飞行的外界因素太多,都将影响到飞行器的整体最终结果。

未来人类远距离飞行的梦想

“深空 探索 ”是人类未来的发展方向,大家都知道被一光年的飞行都将打败全人类,但是为什么人类还是要不断的寻找深空的宜居环境?

实际上,人类现在已经面临一个非常严重的局面,那就是人类生存的地球已经越来越不适宜人类生活了。

全球生态破坏,气温变暖极端天气的出现等人类生存岌岌可危。十亿年后仙女座横冲银河系,40亿年后太阳膨胀吞噬地球,小行星撞击威胁地球等等,都暗示着人类要想存活,未来必须远离地球。

人类逃离地球,必须要的就是深空超远飞行,人类未来必将面对这一现实。现在科学家必须尽快的研发出相应的飞行技术。因为,留给科学家的时间,真的不多了。

从距离上判断,距离地球6光年远的恒星应该是巴纳德星。科学家认为在巴纳德星恒星系统中可能存在着一个超级地球,被命名为巴纳德b。巴纳德b到地球的距离6光年,在宇宙中算是离地球比较近的了。但是人类到达那里并不容易。

图示:想象中的超级地球

巴纳德星

巴纳德星距离地球大约6光年远,是除了比邻星系统之外距离太阳系最近的一颗恒星。这颗恒星的名字是为了纪念美国天文学家巴纳德而命名的。巴纳德星距离是一颗非常小的红矮星,它的质量只有太阳的14%,大约只有木星质量的180倍,体积只有大约2个木星那么大。表面温度大约3000 左右。因此巴纳德星又小又暗淡。

科学家认为在巴纳德星的周围可能存在一颗质量为地球3.2倍的超级地球。这无疑引起了人们的广泛的兴趣。

图示:巴纳德星和那颗神秘的“超级地球”

去巴纳德星需要多久?

目前人类最快的太空探测器是朱诺号木星探测器,它的时速已经达到了每小时264000公里。这个速度有多快呢?如果亿普通的民航飞机绕地球赤道一周大约需要42个小时。而朱诺号木星探测器绕地球一周仅需要15分钟!

那么6光年的路程有多远呢?首先咱们先了解一下1光年有多少公里?1光年,就是光在1年的时间内通过的距离。这个距离大约是94607亿公里。那么6光年就是大约567600亿公里。因此我们就知道了人类目前最快的朱诺号木星探测器,如果改道去巴纳德星的超级地球需要多少时间了?结果是24500年!这么久旅行还不得把人给郁闷死啊!

图示:目前速度最快的太空探测器朱诺号木星探测器

别急着买船票

目前人类最快的太空探测器到达那里需要两万多年的时间。这对现在的人类来讲到达巴纳德星的超级地球是遥不可及的事情。科学家将来研制出了更快速度的宇宙飞船,比如达到光速的四分之一,到达那里也是需要冒着极大的风险的。

图示:朱诺号到达巴纳德星超级地球也得2万年

科学家对遥远的恒星周围是否存在着行星,并且这颗行星是否宜居存在往往带有很大的不确定性。万一人类的宇宙飞船用了几十年的时间飞到了那里才发现,根本就没有什么超级地球,这是有多么的尴尬!

因此,对于人类来讲地球才是唯一的家园,时刻记着要好好保护地球。


随着科学技术的发展,人类对自然世界和宇宙空间的认知水平逐步提升,为了更有针对性、更加系统和直接地了解地外空间的环境状态及其演化规律,科学家从上世纪50年代起就开启了向太空发射探测器的序幕,其中以探测地外生命的存在基础和生命形态为主要内容的宇宙生命科学工程,成为众多太空探测器的重点任务之一。

在地面大型射电望远镜和环绕地球运行的太空望远镜观测的基础上,科学家们发现了越来越多有可能具备生命特征的行星,那么,如果这些发射升空的探测器,以最快的速度运行,能够多久可以抵达到“超级地球”呢?

如果从地球表面运行的飞行器来看,目前速度最快的为美国宇航局研制的X-43A飞机,其飞行速度为11200公里/小时,约合3.1公里/秒,相当于音速的9.2倍,环绕地球赤道一周需要3.6个小时,在地球上这个速度已经相当快了,但是如果这个速度应用到航天领域,则基本上连龟速都谈不上。

比以上速度高一点的就是航天飞机了,比如美国哥伦比亚号的飞行速度能达到7.6公里/秒,发现号达到7.8公里/秒,阿波罗10号可以达到10.7公里/秒,这表明航天飞机一旦脱离地球大气层环境,就可以拥有比地面飞行高出很多倍的飞行速度。

再比以上速度高的人造飞行器,就当属太空探测器了。比如前不久我国发射的火星探测器-天问一号,其飞行速度为11.2公里/秒;美国2006年发射的用于探测冥王星的新视野号,飞行速度能达到16公里/秒;用于探测太阳系气态行星(重点是木星、土星及其卫星)的旅行者1号,在完成使命之后依靠惯性曳继续向太阳系外围行进,目前行进速度可以达到17公里/秒,成为距离地球最远的探测器。

比上述探测器运行速度还高的,就是几颗太阳探测器了,比如1974年美国发射的太阳神1号探测器,在近日点的最高速度可以达到60公里/秒;1976年发射的太阳神2号探测器,近日点时的飞行速度达到70公里/秒;2018年美国发射的帕克探测器,在近日点时的瞬时最高速度达到了192.2公里/秒,成为人类 历史 上发射的所有太空探测器中,飞行速度最快的一颗。

科学家们根据地球生命形式的基本特征以及所需的必要环境,归纳出了碳基生命在宇宙空间中存在的基础条件,即:固态星体、合适的引力环境、适宜的温度区间、有液态水、存在密度适宜的大气层、有适宜的氧气环境、拥有磁场等等。

那么,假如在宇宙空间中,存在着一颗行星(或者卫星),其体积和质量与地球相近、处在一个主序期恒星系的宜居带内、拥有大气层条件,而且地表拥有和地球相似的板块构造,比如分布着山脉、峡谷、陨石坑、活火山等,在理论上就有一定的几率,在该星体上有碳基生命形成和发展所具备的光照、温度、气体和磁场环境,这样的星体科学家们将其命名为“超级地球”。

截至目前,科学家们在银河系中,发现了数量众多的可能存在生命形式的“超级地球”,距离比较近的这里列举几个:

2019年,在长蛇座发现了GJ357d行星,质量约是地球的6倍,距离地球31光年;

2014年,在天秤座发现了Gliese 581d行星,质量约是地球的3倍,距离地球20光年;

2018年,在蛇夫座发现了巴纳德b行星,质量约是地球的0.2倍,距离地球6光年;

2016年,在半人马座发现了比邻星b行星,质量约是地球的1.3倍,距离地球4.22光年,是迄今为止发现的距离地球最近的处于宜居带内的行星。

通过以上的介绍,那么如果人类目前制造出的最快飞行器,到达地外的“超级地球”需要多久,理论上就是一个简单的数学运算了。

1光年的距离是光在真空中行进1年的距离,其值约为9.46万亿公里。拿帕克太阳探测器来说,以其近日点的最快运行速度192公里/秒,那么到达6光年外的巴纳德b行星,至少需要9370年。如果用现在距离地球最近的旅行者1号17公里/秒来计算,那么所花费的时间更长,至少需要10.58万年。

当然,这些探测器在行进的过程中,并不可能永远处于最高的速度。在通过火箭将它们发射升空时,一般都是借助化学燃料的燃烧喷射出去的气体形成反推力,使其达到第一宇宙速度,然后再利用惯性行进,在此过程中,利用探测器所携带的放射同位素电源和太阳能电池提供的有限电能,维持探测器的姿态调整以及仪器设备正常工作,并不会对探测器的行进速度产生多大影响。

理论上以化学燃料进行推进的速度是有极限的,其“天花板”速度为25公里/秒。之所以有一些探测器可以超过这个速度,主要是利用了巨大天体的引力弹弓效应进行加速,或者在环绕巨型天体时,在椭圆轨道的近焦点处受到的引力加速效应。比如旅行者1号目前达到17公里每秒的速度,还是建立在利用了木星、土星的二次引力弹弓的加速才达到的。而帕克太阳探测器,只有在近日点处才能达到192公里每秒的速度。

所以,进行深空探测或者星际航行,在现有技术条件没有突破的前提下,1光年的距离无人探测器都得好几千年才能到达,载人探测更是遥不可及。必须依靠更具突破性、变革性的能源技术、推进技术甚至设想中的曲率引擎技术,才有可能实现深空的“自由穿梭”。

人类飞行器最高速度能达到多少呢?

16.2km/s, 正在发射中的火箭速度并不是太快,能达到10千米/秒的速度就算很快了。而且即使是行星际探测器,只要超过11.2千米/秒(第二宇宙速度)就可以。美国的旅行者1号和2号也不是依靠火箭才达到超过16千米/秒的速度的,是依靠接近木星、土星等几个大行星时的引力加速作用,才达到差不多第三宇宙速度的。 现在的大型洲际导弹其实就是火箭,就可以用来发射卫星或宇宙探测器。而在大气层边缘飞行的洲际导弹速度也就是几倍音速,每秒几千米的速度。

人类的飞行器现在最快的速度是多少。

目前为止,飞得最快的人造飞行器是美国NASA公司在2018年射的帕克太阳探测器,其最快速度已经达到393044公里/小时,大约相当于109公里每秒。 它的飞行速度打破太阳神2号在1976年创下的最接近太阳的飞行纪录,同时也打破了目前人类世界最快的飞行纪录,因为距离太阳越近,所受的太阳引力作用越强,轨道速度必然越快。在去年2018年11月的时候,帕克太阳探测器第一次飞到近日点,当时距离太阳大约2480万公里,对应的轨道速度为95公里/秒,这个速度是什么概念呢?一千公里大概只需要10秒钟左右,更直观点说就是从上海到北京,大概只需要6秒钟的时间。“帕克太阳探测器”,是以太阳风科学的先驱、芝加哥大学名誉教授、天文学家尤金・帕克,帕克命名的航天器,是NASA第一次以健在人物命名的航天器。太阳探测器(SP)是第一个飞入太阳日冕的飞行器,仅仅位于太阳表面上方9个太阳半径处。太阳探测器的仪器探测它们遇到的等离子体、磁场和波、高能粒子和尘埃。它们也对太阳探测器轨道附近以及日冕底部的偶极结构的日冕结构成像。2018年10月29日,帕克太阳探测器同日打破阿波罗2号于1976年创下的(距太阳表面4,273万公里)纪录,成为有史以来最接近太阳的人造物体。 2018年8月12日,有史以来飞得最快的航天器美国“帕克”太阳探测器升空,正式开启人类历史上首次穿越日冕“触摸”太阳的逐日之旅,这也将成为迄今最“热”的太空探测任务。

迄今为止地球上速度最快的人造物体是什么?

在很多故事当中,1957年的一次地下核爆炸实验中,由于科学家们的计算失误,导致地下核爆炸能量远远超出预期,使得核实验井的井盖被冲击波震飞。据科学家猜测, 该井盖的速度大约是6倍地球逃逸速度。 因此很多人把这个井盖当成了最快的人造物体,那事实究竟如何呢?

井盖

1957年8月,美国洛斯阿拉莫斯国家实验室为了检验氢弹在地下引爆的威力,测量得到相关数据,进行了一次地下核爆炸实验。

团队工作人员挖掘了一口深约150米,直径为1.2米的地下实验井,并在这个实验井的上方盖了一个10厘米厚、半吨重的钢铁井盖,同时还安装了一台高速摄像机,捕捉钢板被冲击后的速度。

就这样,他们引爆了实验井中的氢弹,而氢弹在爆炸的瞬间释放了300吨当量的核爆炸,巨大的冲击力使得钢板获得了初速度,速度快到井盖只出现在以毫秒记录的高速摄像机的第一帧,之后就已经飞出去了。

据估计,井盖的速度可能超过了“太阳神2号”探测器约70公里每秒的纪录,成为有史以来最快的人造物体。

而这个故事也被广为流传,在很多媒体口中, 核动力井盖成为了人类 历史 上速度最快的物体。

然而事实果真如此吗?

核动力井盖

其实,学过计算速度的就会知道,单凭一张照片是无法计算速度的,至少需要连续拍下两张照片才能计算其速度。所以,当时并没有足够的依据来计算井盖的速度。

再者,核动力井盖的速度大约是6倍地球逃逸速度并不是基于严谨的科学计算,而是估计的一个数字。当时领导做实验的是布朗利,他在向上司汇报时,被问到井盖飞出去的速度,由于这名上司偏好最终的数据,他只好说了一个预估的数据: “大约6倍地球逃逸速度”。

多说一句,逃逸速度是指能够摆脱星球引力的最小速度,不同星球的逃逸速度并不相同,主要和自身的质量有关,其中地球逃逸速度是11.2km/s,

如果井盖真的达到了6倍地球逃逸速度,那么 该井盖的速度至少是67.2km/s。 此时该井盖将会摆脱地球引力的束缚,甚至会达到飞向宇宙深处。如果井盖的速度超过了70km/sw,那么该速度已经远远打破了其他人造物体的速度,成为了人类 历史 上速度最快的人造物体。

据人们猜测,该井盖的结局要么是与空气发生摩擦,被燃烧殆尽。要么是飞出地球,冲向了宇宙,不过科学家们更倾向于认为该井盖最终坠落在地球的某个地方,只是至今人们还没有找到它的踪迹。

其实,说该井盖是人类 历史 上速度最快的人造物体,仅仅是媒体的自相情愿,在科学家眼里,速度最快的人造物体要数太阳神2号探测器。

太阳神2号探测器

1976年美国航天局发射了两枚无人探测器,用以探测太阳活动,以及水星轨道内的星际空间。其中之一的无人探测器就是太阳神2号,它的速度达到了70.22km/s,是人类 历史 上有据可查的所能达到的最快人造物体速度,而且该记录至今没被打破。

之所以它的速度如此之快,是因为它是相对于地球的速度,也就是它是以地球为坐标系的速度,而不是它实际飞行速度。

除此之外,还有一些探测器会在飞行过程中,利用行星弹弓的方式为自己加速,其中木星就是最佳的加速星球。

在《流浪地球》中,之所以地球要绕着木星环绕,就是因为木星巨大的引力能够将地球甩出去,为地球提供动力。

正是因为如此,所以探测器的速度往往代表着最快的人造物体速度。

目前谈到世界上最快的人造物体时,人们往往会说太阳神2号,而不是核动力井盖。

迄今为止地球上速度最快的人造物体是什么?

这要看怎么理解速度和快的关系。现代速度最快的事物很多,比如俺国人引以为傲最快的事物就是“说曹操曹操到”。曹操是三国时代人物,已经过世整整1800年了,阴阳两隔还能够说来就来从过去穿越而来,你说有多快?

开个玩笑,调节一下气氛,省的科学老是怪严肃的,请勿当真。下面介绍几种现代和未来最快事物:

飞秒技术。

2018年,加州理工学院(Cal-tech)和法国国家安全研究所(INRS)的团队,开发出了世界上最快的相机,刷新了瑞典科学团队创下的每秒5万亿帧拍摄速度,创造出每秒10万亿帧拍摄速度。

这是什么概念?就是光速为每秒30万千米,被认为世界上运动速度最快的极限速度。但这种摄像机能把光走1秒的路径拍摄10万帧照片,也就是光每走10um(微米),就被拍摄了一张照片。10um是多少?就是1/100mm(毫米)。

这个速度算不算快?就在数十年前,人们还常常因为某件很快的事情无法分辨而争论不休,如游泳、赛跑到达终点时,有的选手就差那么1μs(微秒,百万分之一秒),难分胜负,如果用上现在这种技术,1微秒已经拍摄了1000万帧照片;即便选手差距只有1ns(纳秒,10亿分之一秒),也很清晰能够分出来,因为在1ns时间,飞秒摄像机已经拍摄了10000帧照片。

因此即便光速逃逸的物体,也会在这种摄像机下清清楚楚,无处可逃。这种技术就叫飞秒技术。我们知道1fs(飞秒)是1千万亿分之一秒,现在这种技术还没有达到真正的1fs1帧的速度,而是100飞秒才可以拍1帧画面。但这种相机已经能够捕捉光与物质之间的纳米级作用,对于 探索 世界深处最精细结构发挥了重大作用。

这项研究还在世界科学家们的推进之中,有望在可预见的未来,真正实现1飞秒拍摄一帧画面的飞秒技术,那时,在这种火眼金睛下,任何妖魔鬼怪也无法遁形,很多现象都能够破解。

三个宇宙速度。

如果要说人造物体的移动速度,最快的当然要数太空探测器了。我们知道在地球上,任何物体的运动速度一般不会超过每秒7.9千米,因为这个速度是第一宇宙速度,达到这个速度,地球就留不住它了,就会成为环绕地球飞行的人造卫星。只有当它们速度降低时,才会被地球引力拉下来。

第一宇宙速度即逃不出地球引力圈,也不会被地球引力拉下来,因此叫环绕速度。所有的人造卫星发射都必须达到这个速度,然后根据运行高度不同,执行不同的速度。要脱离地球引力,就必须达到第二宇宙速度,即每秒11.2千米。飞往其他行星的探测器,都必须大于这个速度,才能够脱离地球引力,因此叫脱离速度;而第三宇宙速度就是在地球位置,逃逸太阳引力的速度,为每秒16.7千米,简称逃逸速度。

计算三个宇宙速度的公式分别为:环绕速度V1=GM/r;脱离速度V2=√(2GM/r);逃逸速度V3=√(V2^2+v"^2)。式中,V1、V2、V3分别为三个宇宙速度值,G为引力常量,M为要逃脱引力的天体质量,r为人造物体与天体质心距离。逃逸速度公式里的v”为地球逃逸速度-公转速度42.2-29.8=12.4km;V2为第二宇宙速度。

目前人造天体最快速度。

现在人类发射的探测器,根据目标任务不同,设计发射达到的速度就不同。旅行者1号正以每秒17千米速度朝太阳系外飞去,这个速度是完全可以脱离太阳引力,飞往深空的。

实际上,现在人类发出的探测器速度已经远远大于旅行者1号的速度了,迄今创造最快速度记录的是NASA在2018年发射的帕克号太阳探测器。这个探测器是人类首艘真正的恒星探测器,它已经创造了距离太阳最近的记录,正在太阳日冕层(大气层)里冒着高温抚摸太阳这只老虎屁股,目的是弄清楚太阳风形成等一些机制,为人类预知预防太阳灾变而努力。

现在帕克号的运行速度已经超过每秒100千米,而且还在进一步靠近太阳。现在人类发射的各种行星际探测器达到超过第三宇宙速度的速度,并不是靠发射时或者自带燃料来实现的,而是通过行星或太阳的引力弹弓效应得到的。帕克号也是如此,它通过地球、金星、太阳的引力弹弓效应,让自己的速度越来越快。

到2024年12月份,帕克号将到达距离太阳表面最接近的位置,届时距离太阳只有600万千米,根据角动量守恒原理,速度将达到每秒约200千米。这将是人造天体创造的最高速度记录。

走向深空,必须突破速度瓶颈。

人类终究是要走向深空的,但依靠目前每秒百十千米的速度,要飞出太阳系都是不现实的。因此突破速度瓶颈,一直是现代科学技术的重大难题。

光速是我们世界最快的速度,任何物体运行速度都无法达到光速,更不能超过光速,这是爱因斯坦相对论定下的规矩,也已经成为科学界的共识。因此,宇宙飞船要依靠提高速度达到光速是不可能的。

而宇宙的广袤无垠,对于人类来说是太大了,大得即便达到光速,也跑不了多远。如我们银河系直径达到20万光年,距离我们最近的一个大星系~仙女座星系,有254万光年。这就是说,即便人类有了接近光速的飞船,飞出银河系也是以十万年计,而要飞到仙女座星系需要数百万年时间。

由此即便宇宙飞船能够接近光速飞行,人类也走不了多远。

超光速幻想。

既然物质运动超越光速是不可能的,于是人类把目光转移到非物质直接运动上来。这样就有了几个机会,一个是时空折叠,就是把时空像纸一样的折叠起来,就像一把折扇,这样人们就能够从没有打开的折扇一样从这头跨越到那头,看起来没走多少路,却跨越了许多光年,这个速度理论上可以比光速快N倍到达目的地。

还有一种就是虫洞穿越,就是在大引力场作用下,时空会出现“虫洞”,就像一只虫子在一张巨大的纸上面咬了一个小孔,人们就可以从纸张的这边一下子穿越到纸张的另一面,如果要慢慢从纸张上爬行,爬到另一面需要100光年,而这样一穿就只要几分钟或者几个小时了。这又比光速快了多少倍?因此人们把虫洞又叫时空隧道,学名叫做爱因斯坦~罗森桥。

这两种方式都能够比光速快N倍到达目的地,但都不是飞船本身加快了,而是通过曲速引擎实现时空折叠跨越或抄近道钻隧道到达目标,飞船该飞多快还是多快,没有巨大的时间膨胀效应,也不违背相对论光速藩篱的限制。

这两张突破光速瓶颈的方法从理论上是可行的,理论基础就是爱因斯坦广义相对论场论和时空弯曲理论。但要实现却是非常困难的,因为曲速引擎要在飞船周边实现时空折叠,或者人工制造维持一个虫洞,需要巨大能量,这种巨大打得令人无法想象。有人计算过,即便把整个木星全部实现质能转换,也驱动不了一艘小小飞船行走多远。

因此迄今为止,这些设想虽然有在计划研究中,并没有重大突破,能否成功,尚难预料。

比较接近现实的速度提升有两个计划。

计划之一:美国NASA在上世纪就发布了一个百年星舰计划,具体内容是在100年内建造一艘5万吨级星舰,采用核聚变为动力,速度达到光速12%,也就是每秒3.6万千米。这艘星舰将载着人类飞往太阳系外,寻找新的殖民地。不过现在的可控核聚变还在实验中,有人认为需要50年才能够推向商业运营。这个计划还是在克林顿当总统时代提出的,后来消息越来越少,是否有重大进展,不得而知。

计划之二:2016年4月,霍金在世时亲自启动了一个叫做“突破摄星”计划,他与俄罗斯大亨合作,计划建造1000艘微型飞船。这种飞船采用光帆作牵引,每只光帆拉扯着一艘微型飞船,飞往距离我们4.22光年的比邻星。光帆采用大功率激光阵列推动,最终达到光速的20%,极每秒6万千米,这样飞到比邻星只要20多年时间。

微型飞船只有一张邮票大小,上面要装载通讯导航设施,还有高速摄影机和各种探测设备,到达比邻星后,在每秒6万千米速度的惊鸿一瞥中,把那里的样子拍摄下来,并把探测到的数据资料和照片一起发送回来。

这个计划难点是:

安装在地球上的激光阵列能加速光帆达到这个速度吗?微型飞船的所有设备都要纳米级精密制造,能造出来吗?导航和信息发送都要求十分精准,在4光年多的距离传送回信息,而凭这种纳米级飞船的微弱功率,地球能够收到吗?这些技术难题最终能否解决,这个项目最终能否成功,难以预料。霍金已经离开人类世界而去,因此计划是否能够继续坚持也尚无消息。

有人认为,霍金发起的这个计划就是一个大忽悠,他死了,就烟消云散了。我不这样认为,科学就是在这样一代代科学家的奇思妙想中不断前行的,即便这个计划暂时无法实现,但至少为后人提供了一种启示。

这使我想起人类关于光速的 探索 。

几千年来,人们从来也没有意识到光还有速度,以为光本来就是这样充盈着人间。但伟大的实验科学先驱伽利略脑袋就是与旁人不同,他注意到了这一点,他认为光虽然很快,但是有速度并可测量的。于是,他做了一个实验,让两位助手站在距离1英里的两个山头,手举灯笼,通过双方先后遮光来计时,想计算出这1英里光的传输时间。

要知道,光在1英里之间传输只需要18.6万分之一秒,这种简陋的方式以及人眼速度分辨率限制,当然没有办法计算出光速来。但伽利略的启示激励了一代代科学家,在伽利略光速实验的300多年后,人们终于得到了准确的光速,这就是物理学最重要的常数c=299792458m/s。

这个故事告诉我们,人类前行的最大动力就是对世界充满了好奇,并且通过不断 探索 来解开世界的一层层秘密。速度也是这样,在一代代科学家们不懈努力下,瓶颈必将打破,人类终将走向深空。

就是这样,欢迎讨论,感谢阅读。

是手电筒射出的光。

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