虽然说太阳系在整个大宇宙中很渺小,渺小得不如一粒尘埃。但是,与地球相比还是大到了我们无法理解的程度。
太阳系到底有多大呢?很多人以为太阳系第大八大行星海王星的轨道就是太阳系边缘了,其实离太阳系的边缘还早呢!海王星轨道以外是柯伊伯带,柯伊伯带以外是奥尔特云。这还只是我们已探测到的,奥尔特云以外是否就能完全脱离太阳系影响,也并没有什么科学定论,毕竟离我们太遥远了,我们的观测能力还达不到。
若以奥尔特云为太阳系边界,则太阳系半径可能有10万天文单位(天文单位是指地球到太阳的距离),太阳系的半径至少达到了一光年,也就是说,即使是光,从地球上出发,飞到太阳系边缘至少也需要一年时间。
早在1960年,科学家就推测出在1980年左右,木星、土星、天王星以及海王星全部都会位于太阳系的同一侧,这就意味着,在这段时间里,人类发射的探测器可以连续利用这几个巨大行星的“引力弹弓”,从而可以飞得更快、也更远。
1977年,上述几颗行星果然运行到了太阳系的同一侧,而美国国家航空航天局(NASA)也早已准备好了旅行者1号和2号探测器,正所谓“机不可失,失不再来”,他们果断地在当年的8月20日首先发射了旅行者2号,然后在接下来的9月5日发射了旅行者1号。
在成功发射以后,这两个探测器不负众望,顺利地利用木星和土星的“引力弹弓”进行了加速,不同的是,在1980年的时候,旅行者1号发现了“土卫六”具备浓密的大气层,于是改变了预定轨道进行抵近观测,在此之后,它便利用土星的引力直接飞出了太阳系的黄道面。
旅行者2号则按照原计划继续 探索 了天王星和海王星,并成为迄今为止人类唯一的一个抵达这两颗冰巨星附近的探测器。在随后的漫长飞行中,旅行者1号于2012年8月率先冲出了太阳风的“势力范围”,而在6年以后,旅行者2号也迈过了这道“门槛”。
时至今日,旅行者1号和2号已在宇宙中飞行了45年,但他们要想飞出奥尔特云,彻底离开太阳系,大约还需要3万多年时间。
而旅行者1号和2号的电能会在2025年耗尽,在此之后,它们将完全与地球失去联系。它们都携带有一张特殊的镀金唱片“地球之音”,上面录制了有关人类的各种音像信息:60个语种向“宇宙人”的问候语、35种自然界的声音、27首古典名曲、115帧照片。预计唱片可在宇宙间保存10亿年之久。
或许在亿万年以后,地球的人类都已经不在了,但在浩瀚的星辰大海之中,还有两个人类制造的探测器在孤独地飞行,当某个外星文明将它们拾取时,就会知道宇宙中曾经还存在过一个古老的文明。这也许就是我们人类在太阳系外能够留下的痕迹。
这就是我们人类向太阳系外飞行的现状以及可能出现的未来。
人类自从诞生以来,就从没停止过仰望星空,就开始编织星际旅行的美好梦想,嫦娥奔月的梦想人类至少编织了五千年,漂亮国的阿姆斯特朗才在月球上迈出了一小步,月球也是迄今为止,我们人类登上地球之外的唯一一个星球。
有人说,随着 科技 发展,人类早晚有一天会飞出太阳系,甚至飞出银河系。但是,梦想很丰满,宇宙很浩渺。人类是不可能飞出太阳系的,更不要说飞出银河系了。
为什么这么说呢?主要有以下原因:
一是, 科技 不可能实现人类的所有想法。 尽管 科技 实现了人们很多美好理想,但我们不能否认, 科技 所实现的只是我们人类想法的一小部分而已,绝大部分想法 科技 不但实现不了,甚至都验证不了。比如,造物者、神灵、灵魂、外星人以及其他很多所谓的“超自然现象”。人类的想法可以不受时空限制,信马由缰、任意翱翔,但是, 科技 不行, 科技 是物质的,永远也摆脱不了时间、空间以及物质本身属性的限制。
科学技术不是万能的,也是有它的能力边界的。一些人为近几十年来的 科技 成果所陶醉,似乎忽略了这一点。
二、具体的物质技术障碍
爱因斯坦的相对论告诉我们,一个静止的物体,其全部的能量都包含在静止的质量中。一旦运动,就要产生动能。由于质量和能量等价,运动中所具有的能量应加到质量上,也就是说,运动的物体的质量会增加。当物体的运动速度远低于光速时,增加的质量微乎其微,如速度达到光速的01时,质量只增加05%。但随着速度接近光速,其增加的质量就显著了。如速度达到光速的09时,其质量增加了一倍多。这时,物体继续加速就需要更多的能量。当速度趋近光速时,质量随着速度的增加而直线上升,速度无限接近光速时,质量趋向于无限大,需要无限多的能量。因此,任何物体的运动速度不可能达到光速,只有质量为零的粒子才可以以光速运动,如光子。
因此,飞行器的速度和需用的能量这个矛盾我们很难解决。要想飞出太阳系就需用一定的速度,但这么大的能量从何而来?虽然我们知道核聚变比核裂变释放的能量要高3-4倍,但是核聚变我们什么时候可以有控制的利用?即使我们将来掌握了核聚变技术,那么,飞行器要搭载多少核燃料?搭载核燃料多了,飞行时耗费的能量是不是就越多?这难道不是个悖论吗?
即使我们的飞行器可以达到接近光速的速度,那么,人体能承受那么大的加速度吗?无防护措施下的人体最高可耐受的加速度公认的是462g,即使我们有抗荷服这类加速度防护装备,即使想加速到光速的1%,人体也是不能承受的。
这还只是我们可预知的困难当中的一二,那些不可预知的就更不好说了。
所以,人类目前根本就没有飞出太阳系的可执行方案,也许是在等人类登上离我们的近邻火星后再考虑吧!
当然有人会说,我们可以利用虫洞、多维空间、时空隧道等实现宇宙间瞬移。这也要解决三个问题,首先,要验证这些理论是否真实。其次,人类肉体是否能够穿越。第三,即使人类肉体能够穿越,那么,还能不能回来?因为,那样的话,也许就进入另外的空间了。如果明知回不来,你会去穿越吗?
至于有些人说可以先把人体分解成量子态进行传输,然后再进行复原,我觉得还没有把人变成灵魂遨游宇宙来得靠谱。
当然,不载人的飞行器飞出太阳系的可能性肯定是有的,包括我国在内的一些国家也确实在进行更先进的飞行器的研制,我们人类应该能等到这些先进的飞行器飞出太阳系并还能与我们保持联系的那一天。
三、人类最终会放弃星际旅行的梦想
随着人类对宇宙认识的加深和宇宙探测设备的先进,人类最终会认识到,人类肉体飞出太阳系的不可能,所以会放弃这个梦想,从而去实现更有可能的梦想。
科学家们于1990年的情人节,做了一件非常浪漫的事,他们让旅行者1号“调转机身”,朝来时的方向,于60亿公里之外,给太阳系拍了个“全家福”。在这张著名的照片中,地球就是一个甚至连像素都算不上的黯淡蓝点。地球上所有的生命包括人类在内,就处在这个“宇宙尘埃”之中。
这张照片上的小蓝点就是我们所生活的地球,旅行者1号的出发地。在这张64万像素的中,地球只占到012个像素。
也许,能够认识到自己的渺小,认识到自己能做什么,不能做什么,才是伟大的真正开始。
随着经济的发展,国家对科学的研究也越来越深入,而科学家们也在不断探索新的领域,探索新的方向,尤其是随着人类对地球之外的太空的了解,人们也越来越愿意将更多的目光转向太空之间,这也是科学家们在太空探索中付出极多的心血,而所有的探索都离不开实验,这其中就会有一些非常特殊的实验被他们设计出来,如美国NASA曾经做过一个非常让人难以想象的实验:3男3女共处封闭仓一整年,出来时人已麻木:毫无隐私
科学是永无止境的,它是一个永恒之谜
很多在看到3男3女共处一室,并且是封闭的地方相处一年,很多人一看还以为是什么比较特殊的人性考验实验,毕竟在欧洲国家他们的行为艺术或者科学实验,经常会出乎人们的意料,也不乏一些奇葩而且十分考验人性的实验,但是这个实现可以说是科学家们非常正经的实验,是为了以后的科学计划而做出的,并不是属于一些行为艺术或者人性探索类的实验。
说到实验就不得不说起这次实验的背景了,就要说起地球的现状,随着人类的发展,很多的科学家们都预测过地球可能在未来的某一天会消失,或者说不适合人类生存,加上现在地球的资源也越来越枯竭,各个国家也在探索新的能源和资源,其中最为重要的一项便是对银河系的探索,虽然我们现在已经有很多的卫星能够检测到非常遥远的地方,比如冥王星几乎已经是能够检测到距离最远的星球了。
但是这并不满足我们对星空的探索,科学家们还希望能够实现在宇宙中自由穿梭,这不仅是为人类寻找下一个能够适合居住的地方,也同时可以为地球提供更好的资源,于是基于对星空探索的美好愿望,科学家们也希望能够在未来能够实现更长距离长时间的星际旅行,而星际旅行并不像**里面那么简单的,这其中最为重要的就是星际中是没有人类生存的,而且远离地球之后的星球几乎都是不适合人类生存,那么这些在进行旅行的宇航员就会面临一个非常重要的问题,那就是孤独,而且是一直生活在十分狭小的空间里面,他们是不能轻易的出机舱的。
毕竟各种星球的情况不一样,如果贸然的出机舱可能是无法预料的危险,具体会有什么危险我们无法提前预知,那么他们在进行旅行的时候,只会更加的谨慎,于是为了避免极端的情况出现,就不的不考虑到宇航员们如果就一直在这样密闭的空间里面生存,而且星际的无边无界他们出发之后可能是好几年的时间,那么在这样的情况下对他们的身心健康就会有非常难以预估的状况出现,于是为了能够应对这些情况做更全面的准备。
美国的NASA就为此专门设计了一个仿真实验,为了更好的模拟在星空中的孤独感,他们直接将实验的地点设置在了夏威夷的一个沙漠之中,在这里建设了一个仿真的“空间站”,空间站的整体设计也和目前在月球的空间站十分的相似,整体采用的圆顶屋顶设计,在这个小圆顶屋子里面有好几个小屋子,他们每个人都可以有自己的独立的小房间,而且小房间里面也是有一张简易的床和桌子,可以说十分的简陋了,这个实验也不仅是居住环境的模拟,还有在他们日常的生活中。
在这里他们将一直穿着宇航服,模拟在太空中的生活情况,对于他们的食物也是选择的芝士粉和金枪鱼罐头,而且这些食物的供给也是十分的有限,进行定期的供给,几乎是从生活的食物到居住的环境都全面的按照太空的标准进行实验,而且为了能够考验他们的应变的能力,在他们模拟生存的过程中,还模拟一些在旅行的过程中可能会遭遇的紧急事件,比如电力突然中断或者遭遇强烈的辐射波这些,在遇到这些情况之后他们就必须穿上宇航服,被迫撤离,而在撤离之后也是可以与外界进行通信连线,但是这也是有着一定的限制的,为进行人为的延迟20分钟。
也就是在这样的设定之下,这次的实验可以说是科学史上最长的一次模拟实验,而这次实验的参与的便是3位男士3位女士,他们都是各界各国的顶级精英,这项实验整体为期是一年,而在这一年中他们将被24小时监控,还有会相关的数据对他们的心理和身体健康进行数据采集,在这里不管做什么都是在监控之下,虽然最初是为了确保他们的身心健康,但是完全没有隐私可言,最终这个实验在结束之后,所有的参与者都表示自己非常希望能够与家人相处,因为实在是太无聊了,尤其是在封闭的环境中,会让他们便的更加的敏感。
尤其是食物的匮乏的单一性,也会让他们对阳光和空气以及美食都有着非常强烈的渴望,不过也可以看出他们在经历了近1年的封闭之后,至少身心也还算是健康的,对自己的境况也是十分的清楚,科学家们对封闭中宇航员的身心健康考虑也算是能够克服的,最终证明了人是可以忍受孤独的,不过这个实验虽然尽可能的去模拟真实的情况出现,但是模拟就是模拟,是不可能代替真实情况,至少在心态上出发点就是不一样的,因为是模拟那么一定是没有安全问题,那么在这样放松的情况下,他们更多的是需要做一些应对。
在模拟的实验中,是为了更好的应对未来可能发生的事情,这次的科学实验出发点更多的是从宇航员自身的情况出发,而对于宇宙中生存就弱化很多了,毕竟一旦进行星际旅行,可以说是完全不会存在食物补充,以及在实现中出现紧急撤离的事情,在真实的环境中其实是很难实现的,但是从这些实验的进行,可以说是代表了我们未来科技发展的风向,是我们对探索宇宙的准备,虽然现在我们相关的科技还不够强大,还不能能够完全实现星际旅行的目标,但是我们相信在未来,随着科学家们的研究,不管是从技术上还是从人员上,都是能够实现的,那个时候星际旅行将不再是科幻片而是人类的日常生活片。
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据外媒报道,美国宇航局的“毅力号”火星探测器目前正在佛罗里达州肯尼迪航天中心进行发射准备,其关键的硬件部件火星直升机将开始在地球上完成最后的测试,并做好发射准备。
图1:NASA火星直升机及其巡航级在肯尼迪航天中心有效载荷危险服务设施内的气闸舱内进行功能测试
火星直升机的重量不到18公斤,机身大约和垒球差不多,它的双桨叶将穿过稀薄的火星大气层,以每分钟近3000转的速度旋转,速度大约是陆地车的10倍。
这架小型旋翼机将很快安装在“毅力号”的腹部,其设计目的是展示这项技术是否可以在地球以外的地方使用。类似的设备也可能在未来十年用于探索土星最大的卫星土卫六。
NASA的火星直升机将是第一架在其他星球上飞行的飞行汽。这种太阳能双旋翼飞机在着陆后仍将固定在“毅力号”上。当任务管理人员能够找到可以接受的区域来部署飞机时,它们才会开始试飞。
火星直升机将在30天内完成最多5次飞行测试,每次都比上一次稍微远一点儿。在第一次飞行中,火星直升机将攀升到3米的高度,并盘旋约30秒。
图2:NASA火星2020探测车现在有了官方名称,被称为“毅力号”
NASA科学任务管理局副局长托马斯·祖尔布钦在谈到火星直升机时称:“对于未来的探险者来说,清楚地看到下一座山后面有什么至关重要。我们已经从火星表面和轨道上看到很多火星景观。再加上望远镜提供的鸟瞰维度,我们可以想象未来的任务会取得怎样的成就。”
作为发射前测试的一部分,火星直升机将被放置在气闸舱内,旋翼转速高达每分钟50转。测试证明,这艘直升机的功能与预期一致,很快就会安装到与其对应的探测车上。这次最后的测试标志着旋翼叶片将最后一次旋转,直到探测器到达火星表面。
但在火星直升机能够帮助我们以一种全新的方式看到火星之前,它必须被发射上去。要做到这一点,它将以搭便车的方式前往,随着“毅力号”登上红色星球。NASA计划在7月的某个时候搭载联合发射联盟公司的阿Alliance Atlas V运载火箭发射它们。
在火星直升机充当侦察机的同时,“毅力号”将在火星上寻找生命迹象。它还将帮助科学家描述火星的气候和地质特征,并最终收集样本,以便未来返回地球时携带。“毅力号”上的机载仪器将测试有助于为最终人类探索火星任务铺平道路的技术。
图3:火星探测器带回样本的详细流程
NASA正在与欧洲航天局合作,制定一项如何最好地将火星样本送回地球的计划。样本返回任务估计在2025年左右进行。欧洲航天局也在与俄罗斯航天局合作,将其探测器送上火星,但不幸的是,降落伞测试的延误加上新型冠状病毒疫情的爆发,使这项任务被搁置到2022年。
到目前为止,NASA预计“毅力号”的火星任务不会有任何延迟。该机构正在采取措施保障其工作人员的安全,同时也优先考虑这项任务以及前往空间站的任何载人任务。如果一切按计划进行,“毅力号”以及火星直升机将于2021年2月抵达这颗红色星球。
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NASA强大的太空发射系统SLS火箭携带“猎户座”飞船,一起发射,乘员是四名航天员,以进行为期多天的登月轨道之旅。然后,两名航天员将转移到SpaceX人类着陆系统(HLS)实施载人登月。在探索月球约一周后,他们将再次登上HLS,返回轨道上的Orion,然后Orion将携带4名航天员一起返回地球。
以里程碑为基础的固定价格确定的总合同价值为289亿美元。(就是不许中途加钱的意思)美国宇航局的人类探索与作战任务局副局长凯西·卢德斯(Kathy Lueders)说“确定了这个事项,NASA和我们的合作伙伴将完成21世纪对月球表面的首次载人登月任务,我们将为实现妇女平等和长期的深空探索向前迈一大步”。“这一关键步骤使人类走上了可持续的月球探索之路,并使我们始终专注于包括火星在内的更深远的(探索太阳系)任务。”
SpaceX中标的方案是:星舰(StarShip)方案,它是在击败了蓝色起源(实际上是蓝色起源牵头,洛克希德马丁、诺思罗普-格鲁曼公司、德雷珀公司参加的准国家队)的ILV方案和Dynetics的DHLS方案的基础上,成为美国NASA阿尔忒弥斯载人登月计划“载人登月着陆器”(HLS)项目的唯一中标者。
中标的理由,NASA出了一份长达24页的说明文件。
1、经费额度,SpaceX超低SpaceX的报价2,941,394,557美元,三家公司中是最低的;Blue Origin的报价明显高于此价格;而Dynetics又比Blue Origin明显更高。2、主要因素NASA招标书制定了3个评价要素:1技术、2价格、3管理。重要性依序递减,最重要的是技术、再来是价格、最后是管理,同时,更注重技术和管理的综合判断。
从上图可以看出,
技术评价方面:
Blue Origin的技术评价是:可接受(Acceptable);Dynetics的技术评价是:边缘(Marginal);SpaceX的技术评价是:可接受(Acceptable)。管理评价方面:
Blue Origin的管理评价是:很好(Very Good);Dynetics的管理评价是:很好(Very Good);SpaceX的管理评价是:出色(Outstanding)。3、SpaceX提供的附带优惠
星舰任务能力超出了NASA所规定的目标,在月球轨道上可停留100天,这超出了NASA的90天目标;星舰载货等能力更是大大超越了NASA的标准;登月版星舰将有有两个气闸舱,分别有独立的环境控制与生命维持系统,可以独立于月面居住所提供航天员的长期驻留,任务适应性、安全性大大提高;星舰还具有太空油轮版,可以实现在轨补加;SpaceX在先前的项目中的管理经验以及吸取教训的方法,这些都可以在HLS项目中被使用;星舰项目的商业化性质,使得NASA的经费压力大部分由SpaceX承担,其市场的融资能力刚刚得到验证(新一轮的融资报告),发生财务风险的几率很小。地球已经不能满足人类的探索欲望了,所以人类把目光瞄向了外太空。在探索宇宙的时候,人们一直使用的是科学技术,但现在的科学技术是比较落后的,所以根本就发现不了外星文明。所以很多研究机构也想用宗教去发现外星文明,让宗教人员与外星文明沟通。比如说NASA就聘请的24名宗教学者探究外星生命,这一新闻也引起了网友的震惊。不过大部分的网友都对这个新闻持中的态度,他们认为神学与科学可能就只有一界之隔,说不定科学探究不到的事情,神学就可以探究到。说不定外星文明也信仰宗教,然后宗教人员就可以和外星文明沟通,这也是一种猜测罢了。
网友是如何看待这件事情的呢?
我们要知道这个机构并不是一些特别低级的机构,而是美国的航空航天局,是一个很正规的机构。所以这个机构既然能够做出这样的举措,肯定是有一些把握的,不然也是不会冒天下之大违的。毕竟在地球人的心中科技也是比较好的,能够实现飞跃,而神学就是一种迷信,是不可以被广泛传播的。不过现在网友也有一种说法就是科技能够让身体得以永生,但神学可以让我们的精神得以永生。所以网友们对于宗教人员探究外星文明的看法是比较中立的,并不会太过于质疑。
这么做有什么意义呢?
这么做的意义其实是比较大的,毕竟我们的科学技术是比较低的,根本就没有办法让人类在太空中生活,但是在人类的想象中外太空的文明是很高级的,他们的技术可能已经达到了隐身的效果,即使飞船接近地球,地球人也是察觉不到的。所以他们就想利用人类的感知,利用神学去探索这些外星文明,说不定就可以探索到。 所以这样做也是有一些意义的,说不定就可以探索到传说中的外星文明。
总结
既然这个正规的机构做出了这样的举措,肯定是有一些研究成果在内的,不然也是得不到国家的同意的。
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