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飞往比邻星要7200年,探索银河系要17亿年,星际旅行无法实现?

2024-08-14科学

于电影【星际穿越】里,人类为觅得新家园,操控飞船穿越土星周边的虫洞,达成了在短时间内跨越光年的星际航行。

尽管虫洞是最为理想的星际旅行方式,然而其目前仅停留在理论层面。当下人类文明中最快的宇航速度依然要依靠化学动力与引力弹弓,帕克号太阳探测器凭借此二者曾实现每秒飞行 600 多公里的佳绩,该速度可使其在 5 分钟内抵达地球的任何一处。

然而当人类离开地球步入太空后,便会察觉对于当下的人类文明而言,星际旅行纯属无稽之谈。以帕克号的速度前往 4.22 光年之外的比邻星,起码需七千二百年之久,这就要求飞船内得有几万乃至更多的人,通过在飞船内繁衍后代的办法来应对漫长的时间,历经数百代人的传承接力,人类方可切实抵达比邻星周边区域。

此仅为恒星系间的航行,距离仅为4.22光年,仅这般便使人类文明竭尽全力。而在比邻星之外,存在着直径达10万光年的银河系,以及254万光年外的仙女座星系,抵达其周边方为真正的星际之旅。然而,面对数百万光年之遥,化学动力与引力弹弓定然束手无策,我们务必探寻新的推进技术。

我们的太阳系位于距银河系中心约 27000 光年之处,以约 828000 千米/小时或 230 千米/秒的高速环绕其运转。即便速度如此之快,太阳环绕银河系中心公转一周,达成一个银河年,仍需 2.2 亿年之久。上一个银河年时,地球为恐龙所主宰,至于下一个银河年降临之际,地球上是否还有人类则未可知。

当帕克号探测器以其极速飞行,需历经 8000 年方可跨越 5 光年,设银河系直径为 10 万光年,经除以平均恒星间距离后,可得约 2 万个彼此相距 5 光年的潜在可探索恒星系。在此情形下,帕克号抑或未来达其速度的飞船,大概需 1.7 亿年方能实现对整个银河系的有效探寻。

当下,NASA 的喷气推进实验室正在研发一种新型引擎,其速度可达每秒 500 公里。然而,该引擎的目的在于太阳系内的探索与开发,并非真正的星际航行。若要实现星际旅行,速度需达到光速的百分之十乃至百分之五十,即每秒 3 万公里至每秒 15 万公里,方具实际意义。

然而,除却自身驾驶飞船进行宇宙探索外,有一种称作冯·诺伊曼探测器的物体亦可达成星际探索之目的。此为一种无需人类宇航员且具有自我复制能力的航天器。依规划,其将被送至遥远的恒星系,利用材料持续复制自身。在指数增长扩张的力量作用下,仅需大约9000万年,这些可自动复制的机器人探测器便可布满整个银河系。

唯一的疑问在于,倘若此方案确实具有可行性,那么银河系中的其他智慧文明亦能予以构想。而若那些智慧文明的诞生早于人类,现今的银河系理应并非如此沉寂。这种理想与现实的差异便是费米悖论的基本情形,当下仍处于无解之态。

【总体来看】

尽管当下人类能够脱离地球迈向太空,乃至抵达月球与火星,然而星际旅行依旧是难以实现的梦想,或许人类文明终究无法开展星际旅行。