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目前为止,人类总共向宇宙深空发射了5颗探测器,它们分别是1972年发射的先驱者10号、1973年发射的先驱者11号、1977年发射的旅行者1号和2号、2015年发射的新视野号探测器。其中,大家对旅行者1号应该更熟悉,但旅行者2号也功不可没。
根据旅行者2号最新传回的数据,它应该已经飞到了太阳系的边缘。令人惊讶的是,数据显示旅行者2号所经过的空间温度竟然高达4万多摄氏度,仿佛置身于一个“火墙”包围的空间。
如此高的温度,让人类不禁担心起来,旅行者2号能抗住这么高的温度吗?人类还有希望挣脱太阳系的“囚笼”吗?
首先说温度。人类对温度的理解错误是导致温度测量方法错误的根源。这4万度是怎么算出来的?用粒子的平均动能反推而来的吧?但这是完全错误的!
因为我们不能说火车和飞机上的人的体温高于地面上的人吧!温度仅与分子热运动主频正相关,与平均动能不一定正相关。从高压气瓶内喷出的气体运动速度突增,但温度突降就是实证。
所谓的“温度高”是分子间相对运动的体现,气体分子间碰撞的激烈程度与单个分子运动的速度有关,与分子的密度有关,也许运动的方式有关,那是一个无序随机的布朗运动。高压气瓶口高速喷出的气体分子速度虽高,但“同向”,这与布朗运动的分子高速不同,这样就导致分子间的碰撞并不剧烈。
而太阳系边缘的温度高,应该是因为测得分子运动的速度极高,然后按地球大气环境中气体分子密度做如此高速布朗运动时算出对应的温度,实际情况是因为分子太少,被撞物体表面几乎无感,就不会觉得热得受不了。
这就像高速公路上的汽车,速度都很快,但方向一致,相互没有碰撞到一起,就变得不“热”了;如果各自乱开,就撞得死伤一片,“热”到不行;但若还是乱开,可方圆几公里都没其他车或障碍物,即使高速+乱开也不会撞车,就“热”不起来。
宏观和微观先分清楚,分子只有杂乱无章的运动动能才叫温度,整体同向的运动动能不叫温度,就像风一样,高压气瓶内气体喷出来,相当于体积增大,压力温度降低,都是宏观概念。
由上可看出,旅行者2号周围实际感受到的温度,并没有大家想象中那么高,旅行者2号应该是能抗住这波伤害的。
再说人类能不能挣脱太阳系的束缚。目前,很多专家也提出过一些设想。
第一种广为熟知的方法是利用太阳系内天体“引力弹弓”加速探测器。在星际间“荡秋秋千”,这种甩来甩去的方式永远飞不出太阳系。因为“引力弹弓”本质上是“甩转作用”,这就限制了探测器只能在太阳系内转圈圈。如果要想飞出太阳系,探测器自身动力必须强劲!当然巧借“引力弹弓”这阵东风也确实省力。
第二个办法是利用核聚变的能量。人类需要对探测器和飞船的动力系统进行革新,以可控核聚变为能量输入,理论上可以将燃料推进式载荷速度提升到光速的10%,届时突破太阳系只需要20年,但是何时能够实现能量输出大于能量输入的可控核聚变技术,还不能确定,但是应该不会太久。
不过,这项技术言之尚早。因为现有的技术连聚变都无法持续,哪怕用巨大的设备设施都不行。最关键的是聚变发电怎么发?现有热能转化电能只有一个途径,烧锅炉,用蒸汽轮机发电,聚变如果不想用这种,该用什么?目前没有任何方向。
聚变发电问题解决不了,怎么会有动力将它小型化?上飞船就得微型化。还有一个,聚变产生的温度太高了,聚变设备在地上可以学裂变电厂,用水冷却,飞船上怎么冷却?
而且就算能冷却,能正常供电,那得用什么发动机才能这么快?众所周知,任何发动机都是有寿命的,如果发动机报废了怎么更换?在地球上还可以造一个,飞船上怎么造?
最为关键的是冷却,聚变温度太高了,目前没有任何材料能抗得住,那用什么做发动机喷口?
发电只是发展聚变的动力,如果冷却问题能解决,聚变热力直喷就好了,如果发电后以电力转换为推力,暂且不说能不能行得通,十分之一光速得要多大功率推进,电缆电控都会非常复杂而庞大。
核聚变发动机还需要考虑加速和减速的过程,加上这两个过程需要的时间,突破太阳系的时间估计要翻倍。
为何人类一直无法挣脱太阳系的束缚?
其实很简单,太阳带着太阳系的这些行星飞速的运转中,就像老鹰抓小鸡一样,老母鸡后面最后的那只小鸡承受的压力最大,在太阳系边缘就像这个小鸡一样,在漩涡的边缘,自然速度最快,温度特别高,不是出不去而是速度起不来,出圈了没有太阳的保护,直接会被撕碎。
从太阳系中冲出去,应该和不戴防护设备从返回大气层的航天飞机中跳出去一样危险。宇宙空间射线或者颗粒也是个大问题,也许和地球上的空气一样悬浮在宇宙空间。
太阳是带着太阳系高速行驶在其中的。想要冲出去,得有和太阳风一样强大的保护罩才有可能吧!
而人类肉体是抗不住宇宙辐射粒子的攻击的,宇宙飞船如果长途旅行,非得等到人类科技高度发达后,让智力超强的智能机器人去完成探索遥远宇宙的重任吧!
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