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至今銀河系只有一張真正的全景圖?航天器沖出銀河系要多大能量?

2024-03-01科學

你是否曾在夜晚仰望滿天璀璨繁星,幻想過整個宇宙星空的模樣?

隨著科技的進步,我們已經能夠一窺月球背面的容貌,見識太陽系各大行星的風采。

人造衛星、航空母艦、空間站……似乎每一次突破都在拉近我們與宇宙的距離,但即便是如今人類發射的走得最遠的航天器,也未曾沖破太陽系的邊界。

在浩瀚的宇宙中,旅行者1號已經飛行了超過44年,距離地球超過153億英裏。

這個勇敢的探索者不僅穿越了太陽的日球層,更朝著神秘的奧爾特雲區域進發。

然而,即便走得如此遙遠,它也只是觸及了宇宙的一隅。 而載人航天任務的最遠距離,也不過是號稱登上了地球的衛星月球,而美國獲得的這一成績至今也仍在遭受質疑。

地球之於太陽,最多是足球旁邊的一粒米;而整個太陽系之於浩瀚宇宙,也不過是一粒塵埃。

而在這片繁星點點的宇宙中,我們所在的銀河系更是充滿了無盡的未知與魅力。

所謂「星漢燦爛」,就是說銀河璀璨閃爍,這麽看來,「漢」民族似乎天生就與「星辰大海」有關聯。

作為擁有2000億顆恒星的美麗星系中的一員,太陽系顯得如此微不足道。

然而,即便身在其中,我們卻難以窺見銀河系的全貌。

那些網絡上廣為流傳的銀河系照片,其實都是基於想象和有限觀測數據制作的。

迄今為止,銀河系只有一張真正的360度全景圖。

唯一的銀河系全景圖

全世界唯一一張銀河系 星光全景檢視 來自一個名為「 斯皮策 」的太空望遠鏡。

它屬於美國太空總署,我們所擁有的唯一一張銀河系星光全景檢視,是用它10年時間拍攝到的200多萬張紅外快照拼接構成的。

美國太空總署斯皮策空間科學中心的成像專家羅拔·赫特(Robert Hurt)說:「 如果我們真的把它打印出來,將需要一個像體育場一樣大的廣告牌來展示它。

(唯一的銀河系全景圖)

然而,這張「全景」照片只是銀河系的一小部份。

斯皮策捕獲了大約3%的銀河系太空,而且因為聚焦於銀河系平面所在的地球帶,所以只顯示了銀河系一半以上的恒星。

盡管科學家們已經花費了十多年時間,研究從太陽系中的小行星,到可觀測宇宙邊緣最偏遠的星系等事物,但我們對於銀河系的了解仍然只是冰山一角。

當我們從太陽系看向銀河系中心時,我們可以看到一個擁擠、因塵土飛揚而看起來顯得模模糊糊的區域擠滿了星星。

塵埃的數量隨著距離的增加而增加,從而阻擋了可見的星光,因此,可見光望遠鏡是無法深入到這個區域的。

值得慶幸的是,紅外光可以穿過塵埃,讓斯皮策能夠向銀河系中心掃描,這使得我們有機會一窺銀河系的真面貌。

關於銀河系的拍攝

既然我們能夠看到銀河系,為何拍攝銀河系全景圖卻這麽困難呢?

首先,銀河系的規模就足以令人望而生畏。

據NASA估計,銀河系的直徑在10萬到12萬光年之間。

想要獲得全景檢視,不僅需要一台能夠在太空中工作的照相機,還需要一個廣闊的視野。

然而,以我們目前的推進技術,想要飛到銀河系上方大約10萬光年的地方,恐怕需要 22億年 才能完成。

1923年以後,科學家們透過不同的波長來觀察我們的星系(即無線電波、紅外線、X射線、Gamma射線),這個觀測方式使我們獲得了更接近銀河本身的影像。

比較無奈的是,天文學家透過這種方式可以看到的銀河系只占整個銀河系的10%左右,那10%的另一邊是什麽基本上是個謎。

銀河系「畫像」

銀河系究竟是什麽樣子呢?

早期的天文學家認為銀河系是一個螺旋星系,但具體的形狀一直是有爭議的,有科學家認為銀河系更像是一個帶有零碎的馬刺,或更小的臂狀結構的棒形螺旋。

直到20世紀,天文學家哈洛·沙普利測量了球狀星團的分布和位置,天文學家們才能夠準確地描繪出我們的銀河系實際上的樣子,並確定了銀河系的中心距離地球28000光年,中心是一個凸起,而不是平坦的區域。

在2005年的時候,斯必澤空間望遠鏡證實了銀河系其實是一個棒旋星系,而不是一個普通的螺旋星系,這使得我們離銀河系的真面目又近了一步。

我們所在的星系被一個光環包圍著,數百個古老的球狀星團在擴充套件的光暈周圍聚集。旋臂包含恒星、冷的分子氣體、發光的恒星形成區域和黑暗的塵埃。

星系隆起部份主要包含較老的恒星,看起來比旋臂更紅,由於中心凸起被拉長,銀河系被歸類為棒旋星系。

人類如何走出銀河系?

銀河系的直徑高達10萬光年,而距離我們最近的恒星比鄰星也在4光年開外。

目前人類最好的化學燃料發動機噴射速度大約為5000m/s,如果用這樣的發動機飛向比鄰星,需要 8.4萬年 才能到達。

於1976年發射太陽神2號探測器是有史以來最快的人造航天器,它在任務期間創造了70.22km/s的最快紀錄,還是特殊情況。

一直以這樣的速度飛行,也要接近6000年才能飛到比鄰星

即使使用核分裂發動機,也需要 4200年 ;使用核聚變發動機則 需280年

或許,以目前的技術發展來看,直到 核聚變+粒子加速器(噴射速度0.5C)出現 ,才能在 8.4年 內飛抵比鄰星。

因此,除非我們發明了蟲洞、曲速或者量子纏結等方式,否則飛出銀河系幾乎是不可能的。

在宇宙飛行的過程中,勇敢的探險者需要能量補給,目前中國航天員所食用的航天員能量餐就是能量補給源之一。

航天員能量餐經過精心設計,能提供蛋白質、澱粉、膳食纖維等多種營養成分。

米糠脂肪烷醇則可以抗疲勞,為航天員註入活力;微量元素和維生素的補充,讓航天員的身體煥發出無窮的生命力。

航天員能量餐雖然體積很小,但蘊含著不少能量。

每100克航天員能量餐所含的熱量達到2234千焦,而僅需食用120克,就能提供相當於6.7個雞蛋的蛋白質含量,還有相當於4個60克饅頭的膳食纖維。

航天員能量餐專為航天員而設計,必須按照比國家食品安全標準和軍用食品安全標準更為嚴格的航天食品標準生產,確保安全,不含防腐劑和其他有害物質,不含反式脂肪酸等對人體不利成分。

另外航天員能量餐的保質期也很長,達到了三十個月以上,便於儲存。

讓人不得不感嘆的是,就算是如今航天科技的發展日新月異,我們想獲取一張銀河系全貌的照片還都十分困難,遑論飛出銀河系了。

只不過「 子子孫孫無窮匱 」也,人類文明薪火相傳,有時候技術爆炸也只需要很短的時間,希望人類在立足腳下,保護好地球的同時,未來也有一天能一窺宇宙邊際的奧秘!