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飛往比鄰星要7200年,探索銀河系要17億年,星際旅行無法實作?

2024-08-14科學

於電影【星際穿越】裏,人類為覓得新家園,操控飛船穿越土星周邊的蟲洞,達成了在短時間內跨越光年的星際航行。

盡管蟲洞是最為理想的星際旅行方式,然而其目前僅停留在理論層面。當下人類文明中最快的宇航速度依然要依靠化學動力與重力彈弓,帕克號太陽探測器憑借此二者曾實作每秒飛行 600 多公裏的佳績,該速度可使其在 5 分鐘內抵達地球的任何一處。

然而當人類離開地球步入太空後,便會察覺對於當下的人類文明而言,星際旅行純屬無稽之談。以帕克號的速度前往 4.22 光年之外的比鄰星,起碼需七千二百年之久,這就要求飛船內得有幾萬乃至更多的人,透過在飛船內繁衍後代的辦法來應對漫長的時間,歷經數百代人的傳承接力,人類方可切實抵達比鄰星周邊區域。

此僅為恒星系間的航行,距離僅為4.22光年,僅這般便使人類文明竭盡全力。而在比鄰星之外,存在著直徑達10萬光年的銀河系,以及254萬光年外的仙女座星系,抵達其周邊方為真正的星際之旅。然而,面對數百萬光年之遙,化學動力與重力彈弓定然束手無策,我們務必探尋新的推進技術。

我們的太陽系位於距銀河系中心約 27000 光年之處,以約 828000 千米/小時或 230 千米/秒的高速環繞其運轉。即便速度如此之快,太陽環繞銀河系中心公轉一周,達成一個銀河年,仍需 2.2 億年之久。上一個銀河年時,地球為恐龍所主宰,至於下一個銀河年降臨之際,地球上是否還有人類則未可知。

當帕克號探測器以其極速飛行,需歷經 8000 年方可跨越 5 光年,設銀河系直徑為 10 萬光年,經除以平均恒星間距離後,可得約 2 萬個彼此相距 5 光年的潛在可探索恒星系。在此情形下,帕克號抑或未來達其速度的飛船,大概需 1.7 億年方能實作對整個銀河系的有效探尋。

當下,NASA 的噴射推進實驗室正在研發一種新型引擎,其速度可達每秒 500 公裏。然而,該引擎的目的在於太陽系內的探索與開發,並非真正的星際航行。若要實作星際旅行,速度需達到光速的百分之十乃至百分之五十,即每秒 3 萬公裏至每秒 15 萬公裏,方具實際意義。

然而,除卻自身駕駛飛船進行宇宙探索外,有一種稱作馮·紐曼探測器的物體亦可達成星際探索之目的。此為一種無需人類太空人且具有自我復制能力的航天器。依規劃,其將被送至遙遠的恒星系,利用材料持續復制自身。在指數增長擴張的力量作用下,僅需大約9000萬年,這些可自動復制的機器人探測器便可布滿整個銀河系。

唯一的疑問在於,倘若此方案確實具有可行性,那麽銀河系中的其他智慧文明亦能予以構想。而若那些智慧文明的誕生早於人類,現今的銀河系理應並非如此沈寂。這種理想與現實的差異便是費米悖論的基本情形,當下仍處於無解之態。

【總體來看】

盡管當下人類能夠脫離地球邁向太空,乃至抵達月球與火星,然而星際旅行依舊是難以實作的夢想,或許人類文明終究無法開展星際旅行。