如何突破光速极限、开启星际旅行?曲速引擎或许能帮人类实现愿望

尽管人类本体目前到达过唯一地球之外的星体是月球 , 可这丝毫不妨碍我们对宇宙的向往 。 我们幻想着太阳系之外有着另一个类似的星系 , 里面也有像地球一样孕育生命的星球 , 甚至上面生活着我们一直想要知道的外星人 。 我们更幻想着人类有一天能实现星际穿越 , 到达宇宙中想要去的任何地方 。
这个幻想不少电影已经替我们实现了 , 这些年关于太空的电影无一不大爆 , 《星际穿越》、《星际迷航》、《星际救援》等等 。 然而 , 电影是电影 , 现实是现实 , 真正的情况是 , 人类目前航行的最远的旅行者号 , 还没有离开太阳系 。
当然这不妨碍我们继续向往星级旅游 , 电影里频繁提到“曲速引擎” , 也许就是我们实现梦想的最有利工具 , 有了它 , 我们就可以实现愿望 , 突破光速的极限 , 人类将开启星际旅行 。
如何突破光速极限、开启星际旅行?曲速引擎或许能帮人类实现愿望
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星际系列电影剧照
人类想要实现星际间的穿梭 , 必须要克服三个最基本的困难 。 首先是燃料 , 我们目前的航天器使用的是航天煤油、氢能、太阳能和核能的混合 。 在地球上发射时利用航天煤油与液态氢燃烧产生巨大的推动力达到第一宇宙速度 , 将航天器材送入太空 。
围绕地球的卫星在进入自己的轨道后利用万有引力维持转动 , 同时依靠太阳能维持上面的电器设备运行 。 如果需要离开地球前往太阳系别的星体 , 就要达到第二宇宙速度逃离地球的引力范围 。
这个过程中仅依靠太阳能是不够的 , 航天器会开启自己的核能系统 。 理论上 , 核聚变和裂变是可以无穷无尽循环的 , 但实际上会有能量的损耗 。 旅行者号在后期为了节省能源只能选择关闭自己的几个系统 , 由此与地球失联 , 可见我们没有那个技术做到星际供能 。
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人类航天器
其次就是推动力 , 我们在地球上可以使用燃料推进 , 但是进入真空的宇宙 , 燃料无法燃烧 , 如何提供巨大推动力呢?这一点可以利用其它星体的引力实现 。
2011年美国发射的飞船朱诺号利用木星的引力 , 将速度达到了73.6公里/秒 , 成为人类有史以来飞行速度最快的航天器材 。 而太空中比木星大的星体数不胜数 , 我们可以在飞跃它们的过程中借助它们的引力 。
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美国的朱诺号
最后就是速度的问题 , 朱诺号可以每秒飞行70多公里 , 可这速度放到太空中根本不值得一提 。 距离我们最近的恒星星系是半人马座 , 距离我们4.3光年 , 即使我们达到光速也要花费四年多 , 往返下来就要10年左右 。
所以对于星际航行来说 , 达到光速只是基本 , 超越光速才能实现自由穿越 。 对于人类来说 , 我们离光速还有很远 , 更不要说超越光速了 。
这三个问题中 , 人类仅仅勉强解决了推动力问题 , 其余两个问题根本没有解决办法 。
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朱诺号的速度放在宇宙中根本不值一提
虽然人类没有办法超越光速 , 但以现有的理论可以推测超越后的世界 。 光在真空中的速度是3×108m/s , 即每秒8亿米 。
根据爱因斯旦的狭义相对论 , 光在真空中的速度并不会因为运动系的不同而改变 , 因此它具有稳定性 , 成为千变万化的宇宙中唯一恒定的物质 。 天文学家将其作为丈量距离的工具 , 光年成为了宇宙中的距离单位 。 当然光并不是宇宙最快的速度 , 比起宇宙膨胀的速度 , 它还是逊色了 。