如何飛出太陽系?

沖出地球大氣層,在太陽系廣闊的范圍內活動,這對人類以往的活動來說,是跨出了一大步,但對整個宇宙航行來說,還只是一小步 。人類還要沖出太陽系,到銀河系內去活動,還要沖出銀河系,到與銀河系一樣的河外星系去活動 。宇宙航行是窮極宇宙的事業,永無止境 。
從1783年人類第一次乘氣球離開地面進入大氣層空間,到1961年人類第一次沖出地球大氣層到宇宙空間,經過了178年的時間 。如果把這看作是人類科技發展的一個“臺階”的話,那么,從太陽系內到太陽系外這個“臺階”要比前一個“臺階”高得多 。
沖出太陽系,首先遇到的就是如何提高宇宙飛船速度的問題 。如果用現在的化學燃料火箭發射宇宙飛船,使它達到第三宇宙速度(16.7千米/秒),然后以此速度航行,好么,即使到離我們最近的比鄰星,也需要航行8萬?9萬年的時間,這種速度太慢了!
當然,我們可以讓火箭長期工作,逐漸增加速度,比如用50天的時間將速度增加到16700千米/秒,則到達比顫絕激鄰星只要80?90年的時間 。可是,即使以平均每秒消耗10千克燃料計算,50天就需要43200噸燃料,裝載這么多燃料的飛船該有多么龐大,而事實上根本做不到 。
所以,問題的實質,轉到了尋找適合宇宙舴的能源動力 。
在相同質量的情況下,核能是化學能的百萬倍,所以人們設想了核能動力飛船 。另外,同質量的正物質與反物質湮滅所產生的能量,又是核能量的1000倍,于是人們又想到了反物質動力飛船和光子火箭 。但是,不論核能動力還是反物質動力,其動力裝置必須攜帶在飛船上 。為了減少飛船的質量,人們又想到了不放在飛船上的動力,如微波帆和激光帆動力船 。這種飛船只要攜帶一張輕盈的帆,由紙幣地球或繞太陽飛行的太陽能電站上發出的微波束或激光束(電能可以轉變為微波和激光)來推動它前進 。人們還設想在航行過程中,從太空中搜集氫來做能源動力 。
宇宙航行是到的第二個問題便是速度與距離的問題 。愛因斯坦的相對論指出,宇宙中的速度以光速為最快(千米/秒),其它一切物體的運動速度,只能無限接近光速,而不能達到光速 。這樣一來,即使用上面提到的各種運力使宇宙飛船以接近光速的速度飛行,仍然無法進行遠距離的宇宙航行 。因為銀河系的直徑達10萬光年,離銀河系最近的河外量系,即仙女座星系,與我們的距離也達230萬光年之遠,離我們最遠的星系,距離在100億光年以上,即使光速也望塵莫及 。
但相對論還指出,當物體高速運動時會產生速度效應,即相對同一目標是靜止的物體(如地球)來說,運動物體(如宇宙飛船)上的時間會膨脹,距離會縮短 。運動物體的速度愈接近光速,其速度效應愈顯著 。當運動速度無限縮短(幾乎為零) 。這種速度疚對宇宙航行非常有利,當飛船的速度無限接近光速時,只需用幾年、幾個月,宏拿甚至幾天、幾小時就可到達遙遠的星系 。
最后,如果人類真的實現了這茄襪種“天上方數日,地上已千年”的宇宙航行,那么,航天員經過幾年的宇宙航行后回到地球時,將發現人類已經面目全非,甚至地球也不存在了 。這些問題將在人們的思考中得到解決,人類終將實現宇宙航行的理想 。
【如何飛出太陽系?】
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