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人类要飞出太阳系实现自由宇宙航行首要要解决两大难题,能源与速度。按照钱学森的看法,宇宙航行分为两个阶段。第一个阶段:冲出大气层,在地球所在的太阳系内活动;第二阶段:冲出太阳系,到银河系甚至更远的广阔宇宙中去。
首先看看目前我们人类所做到的努力:
从1957年前苏联发射第一颗人造卫星起,时间过去了60多年。60年间,人类成功登上了月球。20世纪,人类先后放飞了“先驱者”和“旅行者”等太空探测器,经过几十年航行了60亿千米之后到达冥王星轨迹。
这是否意味着人类已经有科技手段自由航行于太阳系内呢?——还远着呢。
太阳系的边际非常广泛,仅以太阳引力范围计算,半径就达到了15亿千米,约为1.5光年。我们放出的飞行探测器,距离太阳系的边界实在是太远太远。
我们把话题拉回到开头提出的问题:人类飞出太阳系实现自由宇宙航行的两大难题,在未来是否可以解决呢?
能源。在太空航行的宇宙飞船必须携带充足的燃料。早在400年前著名天文学家开普勒就设想过不携带任何能源,仅靠太阳能驾驶飞船遨游太空的可能性。到了1924年,俄国航天科学家齐奥尔科夫斯基提出“用照射到很薄的巨大反射镜上的太阳光所产生的推力获得宇宙速度”的设想,成为了今天制造太阳帆的基础。
但仅靠太阳能航行也存在着风险,聚酯膜在长期受太阳高热烤炙的状态下很容易融化并燃烧,这时候宇宙飞船可能会变成一个高速运行的大火球,最终消失太空中。另外,越往太阳系边缘太阳能的接受就越小,在太阳系的边缘仅靠太阳能已经不足以支持宇宙飞船的航行了。最后是食物,宇宙飞船上的宇航员也需要补充能量,而宇宙飞船内的存储空间有限,不可能为宇航员无限期的提供食物。
2. 速度。宇宙飞船需要以接近光速的速度飞行。人的寿命只有数十年,探索者1号飞船飞行了35年才到达冥王星轨迹边缘。按照这个速度,人类想要在有生之年7a686964616fe59b9ee7ad94339飞出太阳系,必须提高飞船的速度。根据爱因斯坦理论,静态质量的物质其速度永远都无法超越光速。以现在的科学技术,宇宙飞船想要达到光速是不可能的。而再退一万步,即使到达了光速,想要飞出银河系也很难——据相关数据显示,银河系的半径达15万光年左右。跨越数十万光年的距离,即使有光速飞船对人类来说也不可能实现(且超光速的飞行器,在现有的科学认知体系之下,违反了物理法则)。
2006年8月24日 国际天文学联合会大会通过行星7a686964616fe78988e69d83339新定义
国际天文学联合会大会通过关于太阳系行星的新定义,冥王星将不再被定义为“行星”
这张绘制图片显示了太阳系的12颗天体,包括传统上认定的“九大行星”以及有争论的谷神星、原先被认为是冥王星卫星的“卡戎”和一颗暂时编号为“2003UB313”的天体。在经过激烈的讨论之后,在捷克首都布拉格召开的国际天文学联合会大会8月24日上午公布了行星定义决议草案的最终版本。新华社/法新
冥王星遭“开除”
新华社今晨专电国际天文学联合会大会24日通过决议,将地位备受争议的冥王星“开除”出太阳系行星行列,太阳系行星数目也因此降为8颗。
经过12天激烈辩论,来自全球75个国家和地区的2500多名天文学家24日作出决定,将行星定义为:“围绕太阳运转的天体,必须有足够大的质量,能依靠自身的重力,通过流体静力学平衡,使自身的形状达到近似球形,并且能够清除其轨道附近其他物体的天体。”
这是天文学界首次就行星定义作出明确规定。
这样,轨道呈椭圆形的冥王星自动失去了行星资格,因为它的运行轨道与海王星出现交点。太阳系家族将只剩下水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星8名“传统”成员。
美联社报道说,在新定义下,冥王星将被归入“矮行星”行列,围绕太阳运转的其他小天体将被归入“太阳系小天体”行列。而此前“扶正”呼声较高的齐娜以及谷神星也将和冥王星一道归入“矮行星”行列。
值得一提的是,此次大会决定不再考虑重新认定被视为冥王星最大卫星的卡戎。
美国今年1月发射了“新地平线”号冥王星探测器,踏上长达9年半的探索之旅。目前尚不清楚美国国家航空和航天局是否会因冥王星被“降格”而修改“新地平线”号的探测计划。
冥王星为何被“降级”
新华社北京8月24日电国际天文学联合会大会24日投票决定,不再将传统九大行星之一的冥王星视为行星,而将其列入“矮行星”。许多人感到不解,为什么从儿时起就一直熟知的太阳系“九大行星”概念如今要被重新定义,而冥王星又因何被“降级”?
“行星”这个说法起源于希腊语,原意指太阳系中的“漫游者”。近千年来,人们一直认为水星、金星、地球、火星、木星和土星是太阳系中的标准行星。19世纪后,天文学家陆续发现了天王星、海王星和冥王星,使太阳系的“行星”变成了9颗。此后,“九大行星”成为家喻户晓的说法。
不过,新的天文发现不断使“九大行星”的传统观念受到质疑。天文学家先后发现冥王星与太阳系其他行星的一些不同之处。冥王星所处的轨道在海王星之外,属于太阳系外围的柯伊伯带,这个区域一直是太阳系小行星和彗星诞生的地方。20世纪90年代以来,天文学家发现柯伊伯带有更多围绕太阳运行的大天体。比如,美国天文学家布朗发现的“2003UB313”,就是一个直径和质量都超过冥王星的天体。
布朗等人的发现使传统行星定义遭遇巨大挑战。国际天文学联合会大会通过的新行星定义,意在弥合传统的行星概念与新发现的差距。
大会通过的决议规定,“行星”指的是围绕太阳运转、自身引力足以克服其刚体力而使天体呈圆球状、能够清除其轨道附近其他物体的天体。在太阳系传统的“九大行星”中,只有水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星符合这些要求。冥王星由于其轨道与海王星的轨道相交,不符合新的行星定义,因此被自动降级为“矮行星”。
太阳系新“家谱”
新华社布拉格8月24日电国际天文学联合会大会24日投票通过新的行星定义,冥王星被“逐出”行星行列,而被编入“矮行星”。由此,除太阳外,一个包括行星、矮行星和太阳系小天体在内的太阳系新“家谱”呈现在了我们面前。
一、行星成员包括水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。
定义:围绕太阳运转,自身引力足以克服其刚体力而使天体呈圆球状,并且能够清除其轨道附近其他物体的天体。
二、矮行星成员包括冥王星和谷神星等。定义:与行星同样具有足够的质量,呈圆球状,但不能清除其轨道附近其他物体的天体。
三、太阳系小天体定义:围绕太阳运转但不符合行星和矮行星条件的物体。
冥王星的特别故事
据新华社电人们搜索冥王星的最初目标,是为了解释天王星轨道的异动。由于海王星只能部分解释天王星实际轨道与预测轨道的差异,19世纪末的天文学家猜测,在海王星的轨道范围之外,还应该有一个未知天体,它的引力干扰着天王星的运动。
当冥王星于1930年首次被人们观测到时,它很快就被认定为预测中的那颗未知行星,从而成为太阳系第九大行星。但70多年来,冥王星的行星地位一再受到质疑。
经过几天格外激烈的争论,本届国际天文学联合会大会终于投票决定,将冥王星与8颗地位毫无争议的行星区分开。从此以后,以冥王星为代表,这种大到一定程度但未能将周围“竞争对手”扫荡干净的天体,将被称为“矮行星”。
对于在“九大行星”的常识中长大的公众来说,“八大行星”也许有点难以接受,但这也只是个习惯问题。其实,冥王星是不是行星,与它在科学上的重要性如何并无关联,美国宇航局的“新地平线”探测器仍然在朝它飞去。冥王星和柯伊伯带其他天体可能有着与“八大行星”完全不同的起源,这将为研究太阳系早期演化过程提供重要线索。