人類什麼時候才能飛到宇宙邊緣?
科學家說:如果達到第六宇宙速度,那麼就有可能實現。在科學技術的發展下,人類正邁着穩健的步伐,一步步邁向宇宙。
但是目前,人類能夠達到的也僅僅是第三宇宙速度。想要做到飛到宇宙邊緣,還需要繼續探索與研究。
今天我們就來了解一下宇宙的邊緣在哪裡?什麼是宇宙速度?如今還能否進一步加速?是否有可能達到第六宇宙速度呢?
宇宙的邊緣在哪裡?在浩瀚的宇宙中,人類一直想要探索宇宙有多大。然而随着科學家們不斷地探索,卻發現宇宙的廣闊幾乎令我們難以想象。
從最初的我們觀測到太陽系,到銀河系,到本星系群,再到本超星系群。我們以為這就到達了宇宙的邊緣,然而後來科學家們又發現了更大的地方,拉尼亞凱亞超星系團。但是這一切并沒有結束,因為在還有更大的存在,北冕座長城,然而這也不是宇宙的邊緣。
如今我們了解到,可觀測宇宙的半徑為465億光年,如果我們達到第六宇宙速度,也就可以達到光速在宇宙中漫遊。然而即便是以光速行進,我們仍然需要大約1500年才有可能到達宇宙邊緣。
那麼我們什麼時候能達到第六宇宙速度呢?宇宙速度又是什麼意思呢?
宇宙速度是什麼?
宇宙速度指的是物體從地球出發後,能夠脫離天體重力場的初始速度。
根據牛頓的力學研究,在宇宙中存在一種萬有引力。每個有質量的物體都會用自己的引力吸引其他的物體,引力地打掉和物體的質量的乘積成正比,而與物體之間的距離的平方成反比。
在引力的作用下,圍繞在天體周圍的物質會以一定的周期和軌道繞其公轉。繞行的物體在萬有引力下形成的重力加速度,和公轉的向心加速度相同,因此其運動的軌迹就以圓周方式呈現。
根據牛頓萬有引力公式和向心力公式,科學家們首先推算出了三大宇宙速度,即第一、第二、第三宇宙速度當物體的運動速度。而後科學家們在不斷地探索宇宙過程中,又陸續推導出了其他三大宇宙速度。他們認為當我們的技術達到第六宇宙速度時,就有機會飛到宇宙邊緣,而目前我們的宇宙速度,在一定程度上已經達到第三宇宙速度。
第三宇宙速度逃離太陽系
接下來就依次為大家介紹一下宇宙6大速度,在每一等級的宇宙速度下,我們可以到達哪裡,可以做什麼。
第一宇宙速度第一宇宙速度也可以稱為環繞速度,是指物體發射的速度達到7.91千米/秒。這些物體會緊貼地球在地球表面,并圍繞地球做圓周運動。我們的人造衛星和航天器已經達到了這個速度。
人造衛星
當然這些飛出地球的衛星和航天器會在地球上方大約120公裡的位置飛行,此時受到的來自地球的引力會比在地面小,因此它們的飛行速度隻要達到大約7.8千米/秒即可。
當然第一宇宙速度既是人造衛星需要達到的最小發射速度,同時也是最大的繞行速度。一旦超過這個速度,就會脫離地球的引力,飛離地球,另外幾大宇宙速度同樣如此。
控制速度很重要
自前蘇聯在1957年,發射第一顆人造衛星以來,全球大約已經發射了6600多顆人造衛星,而目前還在工作的衛星僅剩下1000多顆。
人類利用這些衛星,可以更好地了解地球,觀測地球。這些衛星按照用途可以分為科學衛星、技術試驗衛星和應用衛星。我們一般常見的就是應用衛星,數量也是最多的一種衛星,這些衛星在我們的生活中起到了重要作用。
第一顆人造衛星
比如在生活中,我們依靠這些衛星進行通信、了解近期的天氣情況、進行導航定位等等,每一個人造衛星都在地球上方各司其職。也正是因為我們達到了第一宇宙速度,我們才能夠有這麼便捷的生活。
第二宇宙速度第二宇宙速度則是指要脫離地球引力的速度,所以也叫脫離速度,這個速度需要達到11.2千米/秒。目前人類研究發射的行星或衛星探測器已經達到了這個速度,它們在脫離地球引力後,會按照曲線繞太陽飛行。
衛星探測器
在探索行星和衛星的探測器中,有一個衛星比較特殊,那就是月球。雖然探測器需要飛離地球,但是由于月球作為地球唯一的天然衛星,其仍舊受到地球引力的影響,因此從地球上發射的探月航天器,隻需要初始速度不小于10.848千米/秒就可以。
月球正反面
1977年,美國發射的旅行者1号和旅行者2号為探索宇宙作出了巨大的貢獻。讓我們能夠了解到太陽系内各大行星的具體信息,并且對其衛星展開研究。這對于我們尋找第二地球和研究宇宙有着重要作用。
旅行者1号和旅行者2号
如今兩個旅行者号探測器還會從不同的方向飛出太陽系,去探索太陽系外的宇宙。
第三宇宙速度第三宇宙速度就是指,航天器擺脫太陽的引力,飛出太陽系需要達到的速度,這個速度為16.7千米/秒,不過這個是相對于從地球發射的航天器的初始速度。
由于地球繞太陽運動的速度大約為30千米/秒,航天器在達到第二宇宙速度時,圍繞太陽運動的速度已經達到大約30千米/秒了,此時隻需要航天器的速度在往上增加12.4千米/秒,就可以飛出太陽系。
航天器
在太陽系中,旅行者1号和2号已經借助木星和土星的引力彈弓效應達到了這個發射速度,并且在2013年,美國NASA就回應稱,旅行者1号已經飛出太陽系,進入星際空間。
第四宇宙速度目前人類已經達到了以上三種速度,1991年,科學家們提出了第四宇宙速度。要飛出銀河系就必須要達到第四宇宙速度,但是目前由于銀河系的中心并非實體,因此很難判斷其精确的質量和半徑。
銀河系
根據科學家粗略計算,航天器需要達到大約110-120千米/秒才有可能達到第四宇宙速度,不過科學家們認為,如果能夠充分利用太陽系和地球的線速度,那麼就可以使其速度降低到82千米/秒。
第五宇宙速度在第四宇宙速度下,航天器已經飛到本星系群。若要飛出本星系群就需要達到第五宇宙速度。科學家根據研究本星系群的直徑等,計算得出,需要達到1500-2250千米/小時才有可能飛離本星系群,來到本超星系群。
本超星系群
要達到第五宇宙速度首先就要達到第四宇宙速度,即便帕克太陽探測器已經達到200千米/秒,那也隻是借助了太陽系圍繞銀河系公轉而達到的速度,其初始速度隻有不到17千米/秒。
帕克太陽探測器
因此要研究并達到第五宇宙速度,預計還需要花費好幾十年的時間。
第六宇宙速度第六宇宙速度就是基本上就是光速了,光速大約有299792千米/秒。要讓航天器在發射時達到這個速度,并從本超星系群來到更大的拉尼亞凱亞超星系團,才有可能逐漸接近宇宙邊緣。
拉尼亞凱亞超星系團
但正如文章開頭所述,我們的宇宙遠比我們想象得更大,并不是說我們達到了第六宇宙速度就能飛到宇宙邊緣。
更重要的是我們要有足夠的時間,去抵達宇宙的邊緣,這就不光要考慮航天器的速度,還需要考慮航天器飛行的壽命。否則即便是我們有機會達到光速,也沒有辦法真正地飛到宇宙邊緣。
航天器也有保質期
不過,我們回想一下,科學家們從上世紀五十年代,開始突破第一宇宙速度,如今半個多世紀過去,我們已經達到了第三宇宙速度。那麼我們有理由相信,在未來有一天,我們可以對第四、第五、第六宇宙速度進行逐個擊破。
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