-
1 # 鍾銘聊科學
-
2 # 科學探索菌
目前人類為何無法飛出太陽系?
主要原因還是因為太陽系太大了。關於太陽系的邊界,目前的主流觀點是以奧爾特星雲為邊界,這麼算來,太陽系的半徑大約有一光年,也就是6萬多天文單位(日地平均距離)。
還有就是,人類目前的飛行器的速度實在是太慢了。最快的人造飛行器已經達到第三宇宙速度,但卻只有16.7千米每秒,相比於光速微不足道。要到達太陽系邊緣,人類目前需要18000多年。
離地球最近的恆星為比鄰星,距離地球4.2光年,到達比鄰星,以人類目前的技術大約需要7萬多年。人類有文字記載的歷史才5000年,近代科學才誕生不足500年。可能到下一個世紀,人類都不一定能夠飛出太陽系。
飛出太陽系需要什麼條件?要想飛出太陽系,首先要在速度上有突破,其次人類還必須適應長期太空生活,能夠建立完善的維生系統。
至於讓人類適應太空,最快捷的辦法可能就是改造基因了,但這也面臨很多倫理問題。遠距離太空航行,還需要帶上重力,以及構建一個完整的生態圈,食物必須要自行生產。
-
3 # 狼159910324
需要如下條件:
1、我們在學高中物理的萬有引力定律時,曾學過宇宙三速度。這三個速度人們目前的載人航天技術手段只能達到第二個速度,即每秒11公里。如要擺脫太陽的引力飛到太空目前現有技術還有較大差距。但有一個例外,美國1977年發射的旅行者探測器,它是用第二宇宙速度將探測器發射到木星引力場附近,並藉助木星引力將探測器加速並拋射使之達到第三宇宙速度。要將載人飛船用此辦法達到第三宇宙速度還有待驗證。
2、人如果乘宇宙飛船以第三宇宙速度遨遊太空需要解決生命保障問題。宇宙浩渺和目前技術不足以保證人在飛船上超過7天。
3、倫理問題,你把人射出去了,要不要解決回來的問題。要解決就需要雙倍的燃料、人生存必須物品、返回大氣層的特殊材料等,技術上增加難度。
-
4 # 我就是兔斯基
有的朋友覺得只要人類的宇宙飛船速度達到了每秒鐘16.7公里第三宇宙速度就可以飛出太陽系了。的確是這樣的,宇宙飛船達到了第三宇宙速度飛出太陽系是遲早的事情。
旅行者一號太空探測器的速度已經達到了每秒鐘17公里以上,它已經飛行了42年的時間,行程超過了211億公里。但是它要飛出太陽系最起碼也得需要大約17600年的時間。對於一顆沒有生命的探測器來講,它有足夠的時間時間飛出太陽系的。
圖示:旅行者1號太空探測器至今為飛出太陽系
然而人類要飛出太陽系可是一件非常困難的事情,要考慮的事情有很多。人類總不能乘坐著宇宙飛船在宇宙中飛行上萬年的時間吧。所以人類要飛出太陽系需要具備的條件有很多。
宇宙飛船的速度雖然宇宙飛船要飛出太陽系只需要達到第三宇宙速度即每秒鐘16.7公里就可以了。但是有一點不要忽略了,太陽系非常的大,科學家估計太陽系的半徑可能有1光年到2光年大小。如果宇宙飛船用第三宇宙速度飛完一光年的距離需要多久呢?答案是大約需要18000年的時間。這麼長的時間換做是人類是無法忍受的。
圖示:提升宇宙飛船的速度是最關鍵的
因此人類要飛出太陽系,速度很關鍵。如果人類要在用100年的時間飛出太陽系的話,速度最起碼要達到1080萬公里,即每秒鐘3000公里。這是光速的百分之一。然而要達到這麼快的速度,就要求人類研發新型的能源和宇宙飛船飛行技術了。
我們要飛向何方如果是人類要飛出太陽系那就要有一個太陽系以外的目標,就是我們要飛到哪裡去。我們總不能就是為了到太陽系邊看一看,然後再返回地球吧?距離地球最近的太陽系外恆星是比鄰星,如果未來的科學家確定確定在比鄰星有一顆宜居星球值得人類去冒險,那麼就給了人類一個飛出太陽系的理由。
圖示:比鄰星B也許值得人類飛出太陽系去冒險
人類不是為了飛出太陽系而飛,而是要飛到宇宙中另一個能夠讓我們落腳的星球上。這就像在大海中航行的船,最終的目的是要在另一個港口靠岸的。然而比鄰星距離地球4.22光年,如果我們的宇宙飛船以光速的百分之一飛行到達比鄰星則需要大約423年的時間。這需要我們的宇宙飛船速度還要繼續提速,技術還要繼續提升。
旅行途中的困難如果我們能夠實現用一百年左右的時間飛出太陽系來到比鄰星。那我們還要在宇宙飛船中呆上100年的時間。這樣即使我們年輕的宇航員20歲的時候從地球上出發,到達比鄰星也已經是120歲了。人在地球上不可能活這麼久的,更別說是在環境更加殘酷的太空中了。
圖示:星際旅行
因此如何讓宇航員短暫的一生不要浪費在漫長的太空旅行中也是人類要解決的問題。現在科學家已經想出了一些辦法,例如借鑑了一些動物們的冬眠行為來延緩人類在宇宙飛船中不必要的生命損耗。
另外,人類長期在低重力的宇宙中是否能夠適應得了。宇宙飛船中人類生存所需的水空氣和食物如何獲得這些問題也是人類需要解決的。雖然科幻電影中讓人類在星際旅行中處於深度休眠狀態,宇宙飛船中的一切都交給機器人來處理。這些場景在現實當中能否實現呢?我們現在不得而知。
總之,人類要飛出太陽系是很困難的。對此大家有什麼看法呢?
-
5 # 宇宙探索
簡單來說,速度是制約人類能否飛出太陽系的最主要原因!
目前人類發射的各種探測器都是用的是傳統化學燃料作為動力推進方式,說白了,化學燃料與古代人類適用的火源本質上是一樣的,是最原始的能源推進方式!
而化學燃料能源轉化率相對來說非常低,而且先用體積和重量非常大,現代火箭推進系統中,火箭的大部分品質都是化學燃料本身,這極大地限制了火箭的利用率!
而理論上用傳統化學燃料能源最多讓人類登陸火星,想要飛的更遠必須使用更高效更強大的動力推進,比如核能,可控核聚變!
太陽系直徑達到2光年,目前飛得最遠的人類飛行器旅行者一號飛行了42年也只是飛行了20光時,大約200億公里,要想飛出太陽系還需要近2萬年的時間!
除了速度因素,安全和食物供給也是很重要的,當然速度是主導因素,只要速度足夠快,其他方面的要求就會降低很多!
-
6 # 多維觀世界
只能說以目前人類的技術水平還不能飛出太陽系。未來技術發展不可限量,飛出太陽系只是時間問題。那麼飛出太陽系需要哪些條件,目前阻礙人類飛出太陽系的主要問題是什麼呢?
所謂飛出太陽系,當然不是僅僅飛出冥王星軌道,而是要進一步飛出柯伊伯帶奧爾特雲,至少可以到達比鄰星系,完成恆星際航行。這個距離是4.2光年,大約40萬億公里。這樣遠的航行,目前主要障礙是能源和動力問題,其他都可以想辦法解決。比如航天員壽命問題,藉助冬眠技術輪流值班當然可以,那也需要大量的儲備航天員,何況冬眠技術現在還沒有實現。以現代的技術,只能採取太空繁殖後代的辦法。我們可以限定比如十男十女,或者全用女性。為防止近親繁殖,飛船上要提前攜帶人類冷凍受精卵,這個目前技術可以實現。這樣女性生育的就都是沒有血緣關係的後代了。當然要有計劃的生育,總人口不超過三十到五十人。
燃料問題是大問題,以目前的化學燃料肯定不行。理論上只要持續給力,速度可以無限增大。但是持續給力需要消耗燃料,而這些燃料必須在地球上提前一次性備足。中途不能停下來補給,如果停下來就白加速了。況且中間則沒有可以補給的落腳點。而一次性備足的話就是一個不小的量,無論體積品質都是巨大的。這同時就必須增加飛船的品質,而增加了品質就又得提高動力,提高動力就得多消耗燃料。這是一個不可能的死迴圈。就像我們駕駛一輛汽車在幾萬公里的大沙漠裡前行,所有汽油得提前攜帶。攜帶這麼多汽油又要增加動力,增加動力又要消耗汽油。
恆星際航行需要解決的就是這個燃料問題,要求能效高的燃料。即用很少的燃料就可以產生極大的動力。目前可以預測的是氫聚變燃料,氫聚變的能效當然比化學燃料高很多,但是跨星際航行的話還不夠。未來可以實現的還有反物質技術,那個能效更高。
-
7 # 地理那些事
太腦洞了啊,題主這個關於人類想要飛出太陽系的問題範圍比較大,因為沒有說清楚只是航天器飛出太陽系還是載人飛船飛出太陽系,那麼在這裡,小地就從這兩個方面展開分析。
1、航天器為什麼無法飛出太陽系,如果要飛出太陽系需要具備哪些條件?
我們都知道,太陽系的半徑約為1光年,也就是約為9.5萬億千米,按照最快且飛離太陽最遠的飛行器旅行者1號平均16.61千米/秒的飛行速度計算,需要飛行約18000多年,然而截止到今天,旅行者才遨遊太空僅42年。1977年旅行者1號探測器是在美國佛羅里達卡納維拉爾角發射基地通過泰坦三號E半人馬座火箭發射升空的,目前距離太陽約為220億千米,速度v=22000000000/60*60*24*365*42≈16.61千米/秒。
目前世界各國所發射的航天器,都是通過火箭燃燒化學物質所產生的推力實現升空的,由於火箭的絕大部分品質是燃料的重量,一方面限制了火箭的起飛速度,同時也限制了有效載荷的品質,而即使有效載荷攜帶的同位素溫差發電機,也有一定的壽命(旅行者1號或將於2020年前後因沒有電能供應而像一隻無頭的蒼蠅在星際之間遨遊),因此僅靠化學能量轉換來獲取推力的航天器幾乎是不可能飛出太陽系的。
但是,如果在未來的某一天,咱們人類如果能發明一種飛船,其速度可與超新星爆炸時向外拋散物質的速度一樣達到30000千米每秒(約為十分之一光速),屆時飛離太陽系僅需10年,這對於人類探索宇宙具有極大的意義。
2、載人航天器為何飛不出太陽系,如果要飛出太陽系又需要具備哪些條件?
1969年7月20日,美國宇航員阿姆斯特朗在成功登陸月球后說了"one small step for a man, one giant leap for mankind",意思是這是我邁出的一小步,卻是人類邁出的一大步,然而截止到目前,人類的腳印也僅僅只是踩在了距地約38萬千米之遙的月球,人類要想走出太陽系還任重道遠。
在上文中,我們計算了現有技術條件下的非載人航天器飛出太陽系需要的理論時間約為18000多年,而對於載人航天器裡的宇航員而言,則涉生老病死以及子子孫孫和孫孫子子的延續問題,否則就是就相當於送了一批“木乃伊”進入了太空,因為時間跨度實在是太長了,甚至超過了中國上下7000多年的輝煌歷史。
同樣,如果想要載人航天器飛出太陽系,其飛行速度則要超過十分之一光速甚至是二分之一還要多,這樣才能減少宇航員在太陽系的穿越時間,畢竟送入太空還得返回地球。
-
8 # 三毛萬物探
太陽系是我們人類所處的恆星系統,一共有八顆行星圍繞太陽旋轉,其中還有許多衛星和五顆矮行星還有數以億計的小天體。
太陽系的邊緣
人類現在的飛行器最遠飛到了哪呢?
想要離開太陽系需要哪些條件呢?
以目前人類的科技水平來說,通過化學動力火箭幾乎不可能,即使把整個地球的所有燃料都用光都不可能飛出太陽系。
然而解決了能源問題,又出現了一個新的問題,那就是人類的壽命,雖然核聚變的能源足夠我們離開太陽系,但是人類的壽命過於短暫,就算以核聚變為動力,離開太陽系也需要幾十年的時間,那麼接下來人類必須掌握人體休眠技術,通過人體休眠來達到延長壽命。人體休眠技術難點在於解凍的同時不能破壞細胞機構,樂觀估計,人體休眠技術也要等到下個世紀了。
回覆列表
我覺得未來有可能,只是需要相當長的時間。要克服的技術有很多,我歸納一下,大概有5個維度。
1.發動機
2.人類壽命問題
3.導航
4.補給
5.宇航員的心態
發動機太陽系之大,其實人是很難有個概念的,就這麼說吧,地球在太陽系裡連個沙子算算不上,所以要實現太空旅行,這距離不是一般的短,就是到鄰居比鄰星那裡,就有4.22光年,動不動就要上萬年的旅行,中間還會出現很多意外,雖然用不到像汽車那樣一直加速(因為沒啥阻力),但時時要調整方向,躲避各種障礙物,也是需要燃料的。所以,如果用氫作燃料,其實我們飛不了太遠。也就是說,要實現飛出太陽系至少需要用的高可控核聚變。如果我們技術足夠牛逼,用於正反物質湮滅的技術,那就更好了。
人類的壽命問題按照現在科學家對於DNA端粒的研究,認為人類的壽命極限是120歲,而這麼遠距離的太空航行,120年實在太短太短了。也就是說,我們需要一些能夠克服壽命太短的技術,比如:冷凍技術。但是這也勢必會帶來一些倫理問題,比如:宇宙員被冷凍了50年,醒來後,兒子都比自己年紀大了,尷尬不尷尬?
導航這裡的導航,是指我們能夠調整最佳的線路,並且預知一些意外情況,而我們目前開出即將離開太陽系的衛星幾乎都和地球斷了聯絡。也就是說,如果太空旅行,就完全需要靠自己導航,那意思就是說,我們可能需要帶一個很牛逼的望遠鏡和雷達上路,這重量可不小,還要經常維護。
補給上萬年的航行,補給其實十分重要,無論是宇航員攝取的食物,還是發動機本身的燃料,還有一些額外的,比如:藥品,日常用品等等。這些補給如何能最科學地攜帶到太空?比如:食物如何能做到既不在空間,又能吃得飽。
宇航員的心態飛出太陽系可是超級漫長的旅程,宇以前宇航員最多待個幾年,現在可能是一輩子都在上面,如果只有幾個宇航員,還要輪流值班,那幾十年如一日,心態肯定會崩的,這個時候其實是需要在航天器上建立一個小型的社會,而太空旅行的社會應該是什麼樣子的?其實也是需要科學家好好思考的問題。
所以,其實飛出太陽系並不只是航天器的發動機夠了就行,他需要生物學,資訊科學,社會學等等各學科綜合起來才能實現的體統工程。