自古以來人類一直有一個飛天夢想,現在人類的飛天夢想已經實現,於是人類的又有了新的目標,那就是遨遊宇宙,自50年代人類航天科技興起之後,人類一直朝著這個目標不斷前進,可是隨著人類對宇宙認識的深入,才發現人類新樹立的這個夢想有多遙遠,經過科學家觀測和分析,人類夢想遨遊的宇宙大到無法想象,即使可觀測的宇宙大小都有930億光年,這還不包括不可觀測的宇宙部分,如果把不可觀測宇宙部分也算進去,人類可能根本無法實現遨遊宇宙的夢想。
人類繪製的宇宙全景圖,大小為930億光年
其實以目前人類的科技,不要說遨遊宇宙,就算是穿越我們所在的太陽系都非常吃力,人類在1977年就發射了多個深空探測器企圖飛出太陽系,其中飛行最遠的探測器是旅行者1號,它用了40年才飛出太陽系邊界,當然這個太陽系邊界還是傳統的邊界,據說太陽系真正的邊界並非在冥王星附近,而是位於距離太陽2光年遠的奧爾特星雲外層邊緣附近,如果以旅行者1號最高的速度(時速6萬公里)飛到奧爾特星雲外層邊界,需要整整4萬年,人類連太陽系都飛不出去,更不用說飛出銀河系到宇宙中遨遊了,銀河系的區域更大,它的長度為10萬光年,厚度也達到2萬光年,以光速穿越整個銀河系需要整整10萬年的時間,由此可見人類現在談論星際旅行還為時過早。
銀河系是一個圓盤狀
人類要想實現星際旅行,首先需要具備飛出銀河系的能力,可是目前人類距離飛出銀河系這個目標還差十萬八千里,雖然人類無法穿越銀河系,但是人類通過自己的想象力已經描繪出銀河系全景圖,從銀河系全景圖我們似乎發現一個細節,那就是銀河系是扁平狀的,就像一個圓盤一樣,四周邊界很遠,但是上下邊界很短,於是就有人說,既然銀河系是扁平狀的,為什麼不垂直銀道面(銀河平面)往上或者往下飛行,這樣不是更容易飛出銀河系嗎?
垂直銀道面往上飛只需要1900光年,平行銀道面往上前飛需要7.4萬光年
首先我們先來看看太陽系在銀河系什麼位置,太陽系位於銀河系第二條主旋臂的外層邊緣地帶,這裡距離銀河系中心為2.6萬公里,而銀河系的直徑為10萬光年,也就是說如果從這裡出發,平行於銀道面往外飛行,飛出銀河系需要穿越7.4萬光年的距離,這個距離人類想都不敢想,不過朝著銀河系往上或者往下飛距離就短了很多,如果朝著下面往下飛,只需要穿越1.8萬光年就可以飛出太陽系,而如果往上飛距離更短,只需要飛行1900光年就可以飛出銀河系,雖然1900光年對人類來說依然很遠,但是與平行銀道面往外飛行的7.4萬光年相比,已經足足縮短了近40倍的距離。
銀河系各個方向都受到中心黑洞引力影響
飛行距離如此懸殊,科學家依然不考慮垂直銀道面往上飛行,他們認為平行於銀道面飛出銀河系是最優路線,之所以得出這樣的觀點,主要包括兩個原因。
第一個原因就是引力因素,其實不管宇宙飛船是往上、往下還是往前飛,都會受到銀河系中心黑洞的引力,而且朝各個方向飛行的引力是相等的,銀河系中心黑洞產生的引力就像一個巨大的引力罩包裹著銀河系,四面八方都存在它的引力,因此不管往哪個方向飛行,都必須滿足一個條件,那就是達到第四宇宙速度(120km/s,時速43萬公里),只有滿足這個條件才能飛出銀河系,不然往哪個方向飛行都無法飛出銀河系。
銀河系引力彈弓效應利用示意圖
第二個原因:引力彈弓效應。什麼是引力彈弓效應?所謂引力彈弓效應就是宇宙飛船充分利用天體的引力達到加速、節省燃料、調整飛行方向的目的,科學家認為平行於銀道面往外飛行是最優路線,就是因為這條路線存在很多恆星和行星,人類的宇宙飛船可以充滿利用這些恆星或行星的引力彈弓作用,實現加速和節省燃料目的,如果垂直於銀道面往上飛行,由於那裡的星球很少,幾乎無法使用引力彈弓作用,因此宇宙飛船根本不夠燃料飛出銀河系,飛到一半可能就耗盡燃料了,沒有了燃料一切都是空談。
旅行者1號、2號、先驅者10、11號都是平行於黃道平面飛行
這兩個因素同樣適用於飛出太陽系,人類發射的旅行者1號、2號、先驅者10號、11號都不是垂直黃道平面往上飛或往下飛,而是平行於黃道平面往前飛,因此這樣飛行才有足夠的燃料飛出太陽系傳統邊界(冥王星附近軌道),因此未來人類如果具備飛出銀河系的能力了,肯定是選擇平行於銀道面往前飛行,而不是垂直於銀道面往上或往下飛出銀河系。