4万度“火墙”阻挡了旅行者2号?人类到底能不能飞出太阳系?
发布于 2021-10-16 22:47
综述
人类为何对太阳系外的宇宙充满了期待?因为我们也渴望遇见类似的文明。
地外文明深深吸引着我们,在没有探索火星之前,许多人坚信有火星人,或者我国古代就幻想过,月球上也住着人,然而在科技发展,各大探测器已陆续涉足八大行星后,人类很遗憾地宣布,我们没有在太阳系找到一个和地球一样,充满生命、拥有智慧生物、甚至发展出文明的星球。
这无疑是对人类的巨大打击,作为地球地球上唯一的高等生物,我们异常孤独,渴望与其他文明沟通,每次前往探索太阳系里的行星,人类就报有极大的希望。只是每次得到的都是失望。
但这绝不意味着我们是宇宙里孤独的文明火种,在某个光年之外,也许会有一个地球的“孪生姐妹”,上面有着生命与文明。
于是上个世纪七十年代,轰轰烈烈的旅行者计划实施,两个人造探测器携带着属于地球人的铭牌,踏上了这段没有终点的旅途,而它们的首要目标就是飞出太阳系。至此,关于旅行者的故事,拉开了帷幕。
旅行者2号和它的旅途
旅行者2号探测器是当时发射的两艘探测器之一,在2018年12月10日飞离太阳风层前,它为人类带来了许多第一手资料。
大名鼎鼎的木卫二是它第一次近距离拍到的,这颗被称为最有可能孕育生命的卫星,一直是人类未来太空移民的首选,天文学家发现它冰封的表面可能存在着水,这是生命的必要条件。
大家熟知的木星大红斑,也是它的拍到的作品,原来这个看起来个头最大的“胖子”,其实是“充气”,那个红斑是上面旋转的气体,并且木星的红斑会随着木星自身的集结变化而加深变浅。
最大的收获要属天王星与海王星,尤其是海王星,自冥王星被开除行星籍后,海王星成为了太阳系最外围的行星,自发现它以来从未有探测器造访过。
而旅行者2号是第一个深入探索天王星和海王星的探测器,并且认真观察了它们的卫星。这两颗行星不仅颜色艳丽,还有漂亮的光环。
当然,旅行者2号的旅途并非一帆风顺,上面的设备已经出现问题失联,一些仪器无法再启动,科学家甚至推测它将在2025年与人类失去联系。
2018年11月,旅行者2号在太空漂流了40多年后,终于到达了太阳系的边缘,也就是太阳风暴粒子们能到达的最远距离,一般认为这里就是日光层边缘。
许多人看见边缘二字就开始提前欢呼,庆祝旅行者2号的任务即将圆满完成,从而飞出太阳系,走到星际广阔的舞台。
但是大家都错了,那里才是最让人意外的地方。
“火墙”,拦住你飞出太阳系的美梦?
据悉,旅行者2号在太阳系边缘遇到了一道“火墙”。
“火墙”并不是说那是由火组成的墙,准确来说它根本就不是墙,而是一群粒子。太阳是一个巨大的核聚变反应堆,每时每刻都有太阳风暴将粒子吹向四周,这些粒子有一部分会被其他行星吸收,其他部分会和太空中磁场相互反应,沿着新的路线受到太阳引力的束缚,一直到这个引力能到的最远的地方,于是在那里聚集反弹。
简单来说就是太阳吹出的一群粒子在太阳的引力下,聚集在最外层,然后又与其他磁场辐射互相反应,像一团火,漂浮流窜。太阳的粒子,那岂不是具有很大的能量?
的确,这座火墙温度能够高达4万℃,也是因为里面的辐射粒子运动的速率太快。温度是人们经常用来衡量微观粒子运动的程度,根据热力学的知识,微观粒子运动的速率越快,表现出来的温度就越高。
这么一看旅行者2号凶多吉少,4万度的高温,会直接让探测器融化,说不定还“尸骨无存”。有些悲观主义的人甚至认为“火墙”是太阳系禁锢人类的飞出太阳系的镣铐,是人类无法突破的屏障。
然而事实却是,温度不是热量,“火墙”温度高只能说明内部的粒子运动剧烈,并不说明粒子本身温度很高。
天体以及天体周围的有限空间之外,宇宙绝大部分区域都是真空状态。根据科学家的研究表明,旅行者2号发现的“火墙”密度可能比我们想象的还要低,这么低的密度就算是剧烈的运动,也释放不出来过多的热量。所谓的温度高是指这些粒子的内部温度的总和,并非是它们释放出来的热量。
这就像商场里的泡泡球玩具,你看着泡泡球特别多,可它们都很轻很光滑,即使小孩跳进去也能很容易搅动泡泡球池,更别提一个成年人了。
“火墙”就和这些泡泡球一样,看似很多,但单个体积不仅小,还很稀疏,旅行者2号就像跳进泡泡球里的小孩子,能阻拦它什么?
“火墙”的影响
科学家们认为,“火墙”是太阳创造出来的,在太阳系的外围,存在一个叫作日球层的区域。而这个区域就和地球的大气层非常相似,它的主要作用,就是将太阳系和星际空间分割开来。
地球的大气为我们阻挡了太阳的紫外线,那么太阳的“火墙”也会我们阻挡来自太阳系外的各种辐射,从这个角度来说,“火墙”是太阳系的守护者。
那么既然它能阻挡外界的辐射,会不会也会阻拦内部要出去的东西呢?比如我们的旅行者2号?
这个担忧大可不必,前面说了,这群“火墙”其实就是太阳风暴吹出来的粒子,部分被吸收受太阳引力的影响聚集在太阳系的最外围,虽然它的温度很高,可是密度太低,分子之间间距很大,根本就伤不了旅行者2号半分毫毛。
科学家认为,“火墙”来自太阳系内部与外部的相互作用,但是粒子之间间距太大,真空环境下,不存在互相交换热量,这样它们就只能永远高速运动,无穷无尽。
然而这并不是说旅行者2号就一点影响都不受,只不过它并不是直接被“火墙”影响。
不知道有没有人发现,大家没有直接说旅行者2号飞出太阳系了,而是说的飞离太阳风层,或者说狭义上的飞离太阳系。
原因就在于不管是旅行者2号还是1号,它们还没有完全脱离太阳的引力,如此稀疏的粒子都能受到太阳引力的束缚,颇有质量的探测器恐怕没那么容易逃脱。
这也就造成了假象,好像是这群粒子组成的“火墙”拦住了旅行者号,其实真正难突破的不是所谓的“火墙”,而是太阳本身。
如何飞出太阳系
有许多人都有这样的想法,太阳系就只有那几大行星,飞过了最外面的那颗,那么就能看到太阳系的尽头。这也是大部分人都觉得飞过了冥王星,就离飞跃太阳系不远了。这种想法大错特错了。
就正如我们不知道宇宙的尽头,人类也同样不知道太阳系的边际在哪里。
我们以旅行者号为例子,如果从地球出发,首先要飞跃火星、木星、土星、天王星、海王星这五颗大行星,以及被除名的冥王星,但是很少有人知道,冥王星之外还有奥尔特星云。
那是一片很复杂的彗星群,人类到现在并不知道它的具体范围在哪里,只能保守估计那片星云的直径在一光年左右。加上现在旅行者号即将与我们失去联系,我们对奥尔特星云以外的就更无从知晓。
毕竟谁也不知道奥尔特星云是不是太阳系的终点?
就算奥尔特星云是最外面的了,你能保证太阳的引力在那里结束吗?想象那片“火墙”是怎么聚集的。
尽管我们发射了探测器,但人类自己都说不明白,想要飞离太阳系具体要求经过哪些步骤?哪些区域?我们只能寄希望于旅行者号在断联系之前能给我们更多信息。
飞离太阳系的难度
物理学上讲,要飞出太阳系必须满足宇宙第三速度,即16.7km/s,要达到这个速度并不难,旅行者2号就是利用木星的引力来加速,从而达到逃逸速度,飞离了太阳风层。
那既然并不难,为什么目前为止,世界上做到飞出太阳风层的探测器屈指可数,甚至它们也不是广义上的飞出太阳系,还停留在最外层呢?
核心的难度是距离。
太阳系的直径有90亿千米,以旅行者号为例,它们发射于1977年,在太空中航行了四十余载,它们才来到太阳系的最边缘,而且还没有完全摆脱太阳引力的束缚。
旅行者号使用的是核动力能源,尽管如此,在旅行到后期,它的一些设备仍然出现了电力供应不上的问题,甚至还有几个设备共用电的情况。
其次,我们对整个太阳系的了解还并不完善,比如奥尔特星云的范围,比如那片区域的危险,太阳系里有许多不受控制的陨石和彗星,每一颗都有可能撞上我们的飞行器,造成很大的危险,甚至直接断送我们的探索之旅。
综上所述,想要让一个探测器飞出太阳系,一是需要巨大的速度,二是安装足够的能源,还要熟悉太阳系各个区域的情况,合理安排飞行路线。这所有的一切都要建立在先进的航天科技之上。直到今日,也再也没出现诸如旅行者号那样的探测器,独自穿越茫茫的太空奔向星际。
以上说的还是探测器,如果是人要飞离太阳系,那么首先要准备好起码四十年的物质,其次就是上面的设备有些一点问题都不能出,比如氧气供应装置,不然就要做好有去无回的打算。如果飞跃太阳系需要上百年,恐怕这位太空乘客都等不到旅途结束的那天。
即使是假设,我们也不敢保证短时间就能完成飞跃太阳系,真的等到那一天,需要很久很久。
结语
面对宇宙,我们人类依然很渺小,尽管先驱旅行者2号已经到达了目前人类探测器能到的最远的地方,可是我们也不敢完完全全说它飞离了太阳系。
经过事实证明,“火墙”不会阻挡旅行者的脚步,它只不过是一群稀疏的太阳风暴粒子,也不会阻挡以后人类想要飞跃太阳系的脚步。
那么什么是阻挡人类离开太阳系的最大阻力呢?也许是我们还没有发展到巅峰的科技吧。太阳并不是不让我们离开,只是它太大,太活跃了,无时无刻不在聚变裂变着它的身躯,它的能量太大,引力太大,我们挣脱不了。太阳系最外层的结界可能不是“火墙”,是更多我们不知道的未知事物。
不过有一天,人类不会束缚于太阳系的怀抱,正如我们当初挣脱了地球的束缚一样,唯一的解药应该就是科技。
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