当前位置: 华文世界 > 科学

至今银河系只有一张真正的全景图?航天器冲出银河系要多大能量?

2024-03-01科学

你是否曾在夜晚仰望满天璀璨繁星,幻想过整个宇宙星空的模样?

随着科技的进步,我们已经能够一窥月球背面的容貌,见识太阳系各大行星的风采。

人造卫星、航空母舰、空间站……似乎每一次突破都在拉近我们与宇宙的距离,但即便是如今人类发射的走得最远的航天器,也未曾冲破太阳系的边界。

在浩瀚的宇宙中,旅行者1号已经飞行了超过44年,距离地球超过153亿英里。

这个勇敢的探索者不仅穿越了太阳的日球层,更朝着神秘的奥尔特云区域进发。

然而,即便走得如此遥远,它也只是触及了宇宙的一隅。 而载人航天任务的最远距离,也不过是号称登上了地球的卫星月球,而美国获得的这一成绩至今也仍在遭受质疑。

地球之于太阳,最多是足球旁边的一粒米;而整个太阳系之于浩瀚宇宙,也不过是一粒尘埃。

而在这片繁星点点的宇宙中,我们所在的银河系更是充满了无尽的未知与魅力。

所谓「星汉灿烂」,就是说银河璀璨闪烁,这么看来,「汉」民族似乎天生就与「星辰大海」有关联。

作为拥有2000亿颗恒星的美丽星系中的一员,太阳系显得如此微不足道。

然而,即便身在其中,我们却难以窥见银河系的全貌。

那些网络上广为流传的银河系照片,其实都是基于想象和有限观测数据制作的。

迄今为止,银河系只有一张真正的360度全景图。

唯一的银河系全景图

全世界唯一一张银河系 星光全景视图 来自一个名为「 斯皮策 」的太空望远镜。

它属于美国宇航局,我们所拥有的唯一一张银河系星光全景视图,是用它10年时间拍摄到的200多万张红外快照拼接构成的。

美国宇航局斯皮策空间科学中心的成像专家罗伯特·赫特(Robert Hurt)说:「 如果我们真的把它打印出来,将需要一个像体育场一样大的广告牌来展示它。

(唯一的银河系全景图)

然而,这张「全景」照片只是银河系的一小部分。

斯皮策捕获了大约3%的银河系太空,而且因为聚焦于银河系平面所在的地球带,所以只显示了银河系一半以上的恒星。

尽管科学家们已经花费了十多年时间,研究从太阳系中的小行星,到可观测宇宙边缘最偏远的星系等事物,但我们对于银河系的了解仍然只是冰山一角。

当我们从太阳系看向银河系中心时,我们可以看到一个拥挤、因尘土飞扬而看起来显得模模糊糊的区域挤满了星星。

尘埃的数量随着距离的增加而增加,从而阻挡了可见的星光,因此,可见光望远镜是无法深入到这个区域的。

值得庆幸的是,红外光可以穿过尘埃,让斯皮策能够向银河系中心扫描,这使得我们有机会一窥银河系的真面貌。

关于银河系的拍摄

既然我们能够看到银河系,为何拍摄银河系全景图却这么困难呢?

首先,银河系的规模就足以令人望而生畏。

据NASA估计,银河系的直径在10万到12万光年之间。

想要获得全景视图,不仅需要一台能够在太空中工作的照相机,还需要一个广阔的视野。

然而,以我们目前的推进技术,想要飞到银河系上方大约10万光年的地方,恐怕需要 22亿年 才能完成。

1923年以后,科学家们通过不同的波长来观察我们的星系(即无线电波、红外线、X射线、伽马射线),这个观测方式使我们获得了更接近银河本身的图像。

比较无奈的是,天文学家通过这种方式可以看到的银河系只占整个银河系的10%左右,那10%的另一边是什么基本上是个谜。

银河系「画像」

银河系究竟是什么样子呢?

早期的天文学家认为银河系是一个螺旋星系,但具体的形状一直是有争议的,有科学家认为银河系更像是一个带有零碎的马刺,或更小的臂状结构的棒形螺旋。

直到20世纪,天文学家哈洛·沙普利测量了球状星团的分布和位置,天文学家们才能够准确地描绘出我们的银河系实际上的样子,并确定了银河系的中心距离地球28000光年,中心是一个凸起,而不是平坦的区域。

在2005年的时候,斯必泽空间望远镜证实了银河系其实是一个棒旋星系,而不是一个普通的螺旋星系,这使得我们离银河系的真面目又近了一步。

我们所在的星系被一个光环包围着,数百个古老的球状星团在扩展的光晕周围聚集。旋臂包含恒星、冷的分子气体、发光的恒星形成区域和黑暗的尘埃。

星系隆起部分主要包含较老的恒星,看起来比旋臂更红,由于中心凸起被拉长,银河系被归类为棒旋星系。

人类如何走出银河系?

银河系的直径高达10万光年,而距离我们最近的恒星比邻星也在4光年开外。

目前人类最好的化学燃料发动机喷射速度大约为5000m/s,如果用这样的发动机飞向比邻星,需要 8.4万年 才能到达。

于1976年发射太阳神2号探测器是有史以来最快的人造航天器,它在任务期间创造了70.22km/s的最快纪录,还是特殊情况。

一直以这样的速度飞行,也要接近6000年才能飞到比邻星

即使使用核裂变发动机,也需要 4200年 ;使用核聚变发动机则 需280年

或许,以目前的技术发展来看,直到 核聚变+粒子加速器(喷射速度0.5C)出现 ,才能在 8.4年 内飞抵比邻星。

因此,除非我们发明了虫洞、曲速或者量子纠缠等方式,否则飞出银河系几乎是不可能的。

在宇宙飞行的过程中,勇敢的探险者需要能量补给,目前我国航天员所食用的航天员能量餐就是能量补给源之一。

航天员能量餐经过精心设计,能提供蛋白质、淀粉、膳食纤维等多种营养成分。

米糠脂肪烷醇则可以抗疲劳,为航天员注入活力;微量元素和维生素的补充,让航天员的身体焕发出无穷的生命力。

航天员能量餐虽然体积很小,但蕴含着不少能量。

每100克航天员能量餐所含的热量达到2234千焦,而仅需食用120克,就能提供相当于6.7个鸡蛋的蛋白质含量,还有相当于4个60克馒头的膳食纤维。

航天员能量餐专为航天员而设计,必须按照比国家食品安全标准和军用食品安全标准更为严格的航天食品标准生产,确保安全,不含防腐剂和其他有害物质,不含反式脂肪酸等对人体不利成分。

另外航天员能量餐的保质期也很长,达到了三十个月以上,便于储存。

让人不得不感叹的是,就算是如今航天科技的发展日新月异,我们想获取一张银河系全貌的照片还都十分困难,遑论飞出银河系了。

只不过「 子子孙孙无穷匮 」也,人类文明薪火相传,有时候技术爆炸也只需要很短的时间,希望人类在立足脚下,保护好地球的同时,未来也有一天能一窥宇宙边际的奥秘!