【科學科普】1光年到底有多遠?人類最快的航天器,飛完1光年需要多長時間?

天空之城 2020/11/10 檢舉 我要評論

在我們談論宇宙的時候,通常都會以光年作為距離單位,與宇宙中動輒成千上萬光年的距離相比,1光年看上去似乎並不算遙遠,然而尷尬的是,以我們人類目前的科技水準來講,1光年的距離可以說是可望而不可及。

1光年到底有多遠?為什麼說1光年是「可望不可及的距離」?

光在真空中的速度為每秒鐘299792458米,以這樣的速度,只需要1秒多一點的時間就可以從地球抵達月球,而所謂的1光年,是指光在真空中直線前進整整1年的距離,換算下來就是大約9.46萬億公里,相當於地球與太陽距離的大約63241倍。

這是什麼概念呢?簡單計算一下就可以知道,假如我們駕駛著一輛跑車,以200公里的時速日夜不停地飛馳,那麼我們大概需要540萬年的時間才能跑完1光年。當然了,我們人類製造出的航天器比跑車要快得多了,那麼目前人類最快的航天器,飛完1光年需要多長時間呢?

迄今為止,人類最快的航天器當屬派克太陽探測器,該探測器於2018年8月12日發射升空,在隨後的飛行過程中,它借助太陽的引力不斷地加速,其速度可以高達每秒鐘200公里,這遠遠地超過了人類其它的航天器。

然而即使以這樣的速度,要飛完1光年仍然需要大約1500年的時間。需要指出的是,派克太陽探測器能夠達到這樣高的速度,憑藉的是太陽強大的引力,而如果它向著太陽系外飛行,就不可能達到這樣的速度。

在目前人類發射的眾多航天器中,有望飛出太陽系的總共有5個,分別是先驅者10號、先驅者11號、旅行者1號、旅行者2號和新視野號。

在這些航天器之中,飛得最遠、速度最快的是旅行者1號,該探測器發射於1977年9月5日,目前與地球的距離大約為220億公里,其飛行速度約為每秒鐘17公里,以這樣的速度,飛完1光年需要大約1.76萬年的時間(不考慮太陽引力的減速作用)。

很明顯,這個答案是令人沮喪的,就算不考慮飛行途中的其它問題,僅僅是如此漫長的時間,我們人類就根本無法接受。因此可以說,就目前來看,1光年是「可望不可及的距離」。那麼在未來,人類有沒有可能突破1光年的距離呢?

說起這個問題,相信大家第一時間就會想到大名鼎鼎的曲速引擎,它可以將自身附近的時空高度扭曲,從而在不違反相對論的情況下實行超光速飛行。遺憾的是,這只是存在於理論上的黑科技,至少在可預見的未來裡,這都不可能實現,因此我們應該來看看相對比較現實的科技。

2016年4月,霍金宣佈啟動了一項名為「突破攝星」的星際探索計畫,該計畫提出了一種以鐳射作為動力的納米航天器。簡單地講就是,這種航天器擁有一種特製的「光帆」,在被送入太空之後,「光帆」就可以利用由地面上的高能鐳射陣列提供的雷射光束為航天器提供持續的動力,從而使其速度越來越快,從理論上來講,這種納米航天器可以被加速到20%光速。

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