人類現在的航天技術還在爬行,最終有希望走出銀河系嗎?

這是一個網絡上常常看到的問題,其實這個問題沒有答案,只能憑空推論。當然這些推論可以根據科學發展展望,也可以毫無根據的胡說八道。時空通訊今天就和朋友們從科學發展趨勢,來說說這個問題。

現在科學觀測認爲,銀河系遠遠不止原來以爲的10萬光年這麼大,而是有20萬光年直徑的一個巨大扁平的漩渦星系,盤面看起來像一個風車,或者說像一個颱風旋渦雲圖;側面看起來像一個田徑場上的鐵餅,中間厚邊緣薄。

銀河系中心厚度約爲1.2萬光年,邊緣厚度只有幾百光年,平均厚度約爲1000光年。這個巨大的風車有四條懸臂,兩長兩短,我們的家園太陽系就坐落在其中一條較短的獵戶臂上,距離銀心(銀河系中心)約爲26000光年。

好了,我們現在已經大致知道了銀河系的大小,就可以來看看能否飛出銀河系了,或者說怎麼飛能更快地飛出去了。

憑着人類現在的航天技術,連太陽系也無法飛出,就更別說銀河系了。離開地球最遠的人造探測器,飛了快46年,飛出了238億公里,目前還在以17公里的秒速向太陽系外飛去,按照太陽引力半徑約1光年計算,要飛出太陽系還得需要17000多年。

銀河系的逃逸速度約爲120公里每秒,也就是說要120公里每秒才能抵禦銀河系核心引力,飛出銀河系範圍。因此像旅行者1號這樣的探測器是無法飛出銀河系的,即便能飛出去,也需要數億年。

現在人類探測器飛得最快的是NASA2017年發射的帕克太陽探測器,目前利用行星和太陽引力提速已經達到了每秒100公里以上,且還在加速,預計到2024年12月份進入太陽日冕層,距離太陽表面只有600萬公里時,速度將達到200公里每秒。

這種速度是可以飛出銀河系的,如果人類乘坐這種速度的飛船飛出銀河系,需要多少年呢?這得看怎麼走,怎樣就算出了銀河系。如果以出了銀河系邊沿就算飛出去了,那麼有幾種不同的方向和飛法。

如果順着盤面飛,我們的座標在距離銀心2.6萬光年處,朝着與銀心相反的方向飛,按銀河系半徑10萬光年計算,距離銀河系邊緣就還有約7.4萬光年,以每秒200公里速度飛,需要1億多年才能夠飛出這個邊緣。

當然如果垂直盤面飛,按照1000光年厚度,如果太陽系在盤面中間,上下就只有500光年。這樣飛出去只需要75萬年。但這種飛法無論如何也不能算是飛出了銀河系,銀心對那個邊緣的引力還很大,飛行器依然要努力逃逸才能逃脫。

這些速度還只是無人探測器的速度,載人飛船的速度記錄至今還停留在上世紀阿波羅登月水平,即最高約每秒10.5公里,而且由於生命支持保障系統限制,載人飛船還無法在太空環境長期航行。

現在飛往火星的探測器速度一般達到第二宇宙速度,每秒11.2公里,實際上在飛行途中利用行星引力彈弓效應加速,可以達到每秒22公里以上。但載人飛船能飛多快,目前還沒有定論。鋼鐵俠馬斯克的星艦隻說了在近地軌道可達每秒7.5公里,但沒說去火星是一個什麼速度。

不過網傳馬斯克又出狂言,要與NASA聯合研製光速引擎,未來的飛船1.3秒到月球,13分鐘到火星!不過這種還處於牛皮階段的傳言就沒必要討論了,只能寄予美好希望,希望這個科技狂人說的話像他過去吹過的所有牛皮一樣,能夠實現。

引起社會廣泛關注的是NASA正兒八經地發佈了開發“核火箭”的消息,就是採用核動力推動火箭,既可以節約航天成本,又能大大縮短到火星的時間。這裡沒有公佈核火箭的速度有多快,只是說會將到達火星的時間縮短到45天。

按照老技術宇航員到火星往返需要500天,採用核火箭技術後只需要90天,這樣縮短了5.55倍。如果將這個換算成速度的話,過去飛船平均速度可達每秒22公里,核動力火箭則能夠讓這個速度達到122公里,已經超過銀河系逃逸速度了。

如果這艘飛船能夠搭載足夠的生命支持和保障物資,適應深空遠航的話,飛出銀河系橫飛豎飛都需要數百萬年到上億年,這樣的飛法是不可能實現的,而且任何飛船也無法搭載這麼多的生命保障維持物資。

因此,從目前和近幾十年可預期的航天技術來看,不但人類無法飛出銀河系,就連飛出太陽系也望塵莫及。

不過有一項計劃值得一提,就是NASA在美國政府支持下,正在進行的百年星艦工程。這項工程就是在100年內設計建造出能夠星際遠航的星艦,這艘星艦重達5萬噸,採用核聚變作爲動力,太空航行速度可達12%的光速,這樣以每秒36000的速度飛行。

如果這個計劃能夠實現的話,乘坐這種星艦飛出太陽系去看一看是沒問題的,但要飛出銀河系,橫飛豎飛也需要數萬年乃至數十萬年,還是不切實際。人類乘這種星艦旅行只能做好有去無回的打算,而且要在上面傳宗接代,而且要實現生命保障維持系統、生態系統的循環利用。

那麼人類真的就絕望了?永遠也無法飛出銀河系了嗎?

非也,根據愛因斯坦相對論,有兩個理論可以突破光速限制,實現空間快速跨越。我這裡把這叫跨越而不是航行或飛越,是因爲這兩種方式真的不是漸進的飛行,而是短時間跨越時空的鴻溝。

這兩種理論就叫時空摺疊和蟲洞穿越。所謂時空摺疊,就是將空間像摺紙一樣的摺疊起來,就像一把摺扇,巨大的空間就變成一道坎,一隻螞蟻只要爬過這道坎,就跨越了打開扇面時的那個巨大空間;而蟲洞穿越就像火車過穿山隧道,本來打彎子很遠的路程,在山腰打個洞穿過去很快就到了。

這兩種方式都不是真正速度很快走了很多路,而是利用了“法術”取了巧。從理論上來說,這兩種方式的跨越與常規速度比,從到達目的時間來看比光速會快很多倍,無上限。也就是數萬光年甚至數億光年的距離,可以很短時間到達。

實現時空摺疊跨越的技術叫做曲速引擎,也叫跳躍引擎或超光速引擎,在強大能量或負能量驅動下,製造出彎曲的時空,並在飛船周圍製造出正常時空的“氣泡”,讓飛船能夠以快於光速幾個數量級速度跨越不同時空,又能安全迴避時間膨脹等相對論問題。

蟲洞又叫愛因斯坦~羅森橋或時空隧道,這個理論認爲在巨大引力場作用下,宇宙中存在着這種時空隧道,未來也有可能人爲製造這種時空隧道,並能夠維持蟲洞兩端開口的穩定,就能安全的穿越到遙遠的另一個時空。

這兩項技術雖然比光速快很多倍到達目的地,但並不違反光速極限理論。如果實現了這兩項技術,人類穿越銀河系,甚至到更遠的其他星系去旅行考察就不在話下了。

但這兩個理論或技術目前都還處於理論研究和猜想階段,或者說科幻階段,雖然有不少科學家揚言已經進入了技術可行性研究和試驗,但何時能夠成功還沒有一個預期。

那麼,這些目前處於科幻的技術真的能夠實現嗎?

我覺得有可能。因爲人類目前的認知還處於很低級階段,隨着科學發現和研究的不斷深化,人們對宇宙自然的認知肯定會有新的突破,那時候,人類文明將上升到新的層次。那時,不但科學技術能製造匪夷所思的機器,就是人類個體本身也將發生顛覆性改變,如不再以脆弱的肉體方式生存,壽命超長等。

因此我相信,人類只要自己不作死,不要相互屠戮而是合作共贏,並與環境和諧共存,能夠長久的綿延下去,就會有走出銀河系的那一天。這一天或許是百年千年之後,也或許需要一萬年。對此,各位怎麼看?歡迎討論。

時空通訊原創文章,請尊重作者版權,感謝理解合作。