以人類現有的航天技術,在宇宙裡航行1光年要多久?

關心婷

光的速度是30萬千米每秒,按照這個速度行進一年,無疑將會是個非常龐大的數值,大約的距離是相當於10的13次方千米。人類現有的走得最遠的飛行器旅行者一號,已經抵達了太陽系的邊緣,離太陽足足有100個天文單位的距離,但是,卻遠遠不到一光年的距離。可想而知,一光年的距離對我們來說是多麼的遙遠。

目前以人類現有的航天技術而言,想要飛一光年,必須是需要大量的時間,我們仍然無法造出能夠短時間內行駛一光年的空間飛行器。在所發射出去的空間飛行器中,速度最快的是太陽神2號飛行器,其飛行速度達到每小時15萬英里,大約為每小時24萬千米,即大約每秒67千米的速度,如果按照這個速度行駛,想要達到一光年的距離,也需要大概4500年左右的時間。

當然這只是個理想化的結果,太陽神2號有著這麼快的速度,一部分原因是因為它處於日心軌道上,這也是為什麼,儘管它的速度遠超第三宇宙速度,卻還只是圍繞著太陽在轉。因為第三宇宙速度的參考系是地球,如果換成了太陽,那麼就需要非常快的速度才能脫離它的軌道引力了。

4000多年,確實太長了,但是我們依舊在努力發展著,從第一個航天器進入宇宙至今,才不過短短數十年間,對於4000多年來說,還處於初始階段,相信在不久的將來,人類的航天技術會有更大的突破。


川陀太空

這個「多久」的問題,當然要考慮參考系。但是如果只看地球參考系,那就很無聊了,無非是距離除以平均速度,這個初中生就能算。但是如果要考慮飛船參考系的話,那所花的時間就值得研究了。

首先從簡單的情況出發,先不考慮人類能讓飛船達到多快的速度、能保持多大的加速度。這樣方便後面分析。

首先,最簡單的模型,認為飛船很快達到了一個穩定的速度。這樣考慮了相對論效應之後,結果是:

這裡,T_y是一年,c是光速,v是平均速度。如果我們能夠達到光速的1/100,那麼就需要99.995年,也就是比一百年少七分鐘而已,沒有什麼可比意義。而到了光速的1/10,就需要9.94年的時間,其實也少不了多少。下面的圖顯示了地球系時間與飛船系時間的差異:

實際上,可以看到,只有在速度非常快的時候,相對論效應所「節省」的時間才漸漸明顯。比如到了0.6倍光速的時候,可以少22%的時間。但是這時候,直接飛過去也只要一年多,比較人的一般壽命來說,是完全可以去執行這個任務的。

事實上,甚至到了0.9倍光速,其鐘慢效應也沒有那麼明顯。所以我在這裡可以做一個推測:由於成本問題、人類壽命的問題,即便將來人類有可以將飛船提升到非常接近光速的程度,也不一定會去那麼做。

比如我們假設,時間成本是線性增加的;而速度提升的成本則是按能量增加的速度增加大的。那麼我們就可以在這裡找到一個最低點。也就是說,成本與速度的關係是這樣的:

我們可以算出一個最低點位置,即:

這是我將上式中參數都取1之後的結果,但趨勢是一樣的——飛行距離越遠,最佳速度越低。


章彥博

光年是天文學上最為常用的距離單位。我們經常可以聽到某某某星系距離我們多少萬光年,或者是多少億光年。這個距離實際上是超乎了我們想象的遙遠——如果用傳統的公里計算距離,根本難以描述。


下面是具體的定義時間

光年的定義其實就是光速行動一年的距離,用光速為基礎(299,792,458米/秒),乘以一回歸年(365.24219日)之秒數(365.24219(日)×24(小時)×60(分鐘)×60(秒)=365.24219(日)×86400(秒)),得出30×104公里/秒×365.25(日)×86400(秒),即光年之值9,460,528,177,426.821公里。如果簡化來說,就是9460億公里!


世界上最快的飛機可以達到每小時1萬1260公里的時速(2004年11月16日,美國NASA的X-43無人飛行器,最大速度9.6馬赫),依照這樣的速度,飛越一光年的距離需要用9萬5848年。而常見的客機大約是885公里/小時,這樣飛行1光年則需要1220330年≈122萬年。


目前人造的最快物體是1970年代的德國和美國NASA聯合建造併發射的太陽神-2探測器,最高速度為70.22公里/秒(即25萬2792公里/小時),就算一這樣的速度飛行1光年的距離——大概也需要4000年的時間。


五道口軍研


地球人類將來將向何處去?許多關注人類未來走向的朋友們都必然會考慮這個問題,我經過長時間的觀察後發現大部分的朋友們都抱有一個基本相似的看法,那就是在遙遠的將來,地球人類只能以發射大型宇宙飛船、也就是通過使用所謂的“諾亞方舟”,將很少一部分人類的“精英”帶往遙遠的、地球人類能夠宜居的外星系,從而延續地球人類的未來,而絕大部分的地球人類將不得不面對死亡與毀滅的結局。這種思維表現最清晰者莫過於美國佬的影視作品《2012》了。

然而,這種思維是相當幼稚的,也是非常不人道的。在我看來,將來地球人類的“諾亞方舟”不會是那些超大型的宇宙飛船,只能是我們的地球自身。宇航員們也不會是極少數一群有著極高技藝的科技精英,而是近百億共同努力的、我們地球人類的全體成員。這“艘”在浩瀚的宇宙中如同塵埃一般渺小的地球、但在我們人類眼中卻異常龐大的“諾亞方舟”,需要全部地球人類的智慧和共同的努力,才能向著一個光明的未來前進。

為什麼我說將來的“諾亞方舟”不會是那些超大型的宇宙飛船而只能是我們的地球自身呢?其實道理很簡單:在遙遠的未來,隨著太陽的老化、衰竭、進而滅亡,地球上的人類勢必要逃離太陽系。但這個在茫茫宇宙中如同一粒塵埃般的地球可能根本無法滿足人類製造一艘可承載近百億人、進行數十萬年甚至數百萬年飛行時間的星際飛船的材料所需。

這就產生了一個問題:如果盡地球的所有可能被利用的物質,能夠製造一艘可承載數千萬人進行數十萬年甚至數百萬年飛行時間的星際飛船以延續地球人類的存在,但這樣做的結果就是必須捨棄數十億甚至近百億地球人類的生命!而這是極不人道的!未來具有極高道德水準的地球人類根本不可能採取這種殘忍的做法!!!

那怎麼辦呢?彆著急,打開腦洞讓我們來想像一下:最完善的辦法應該是這樣的:數萬年、數百萬年甚至數億年後,當地球人類的科技水平達到非常高超的高度之後,那時候的地球人類就可以使用現在的地球人類完全無法想象的高科技技術手段去獲得和使用星際物質製造出一個碩大的“金鐘罩”,將地球完全罩住,以保證地球自身的大氣層在星際航行的過程中不至流失。同時,利用星際能源或者是太空引力場作為動力來推動地球這個龐大的“諾亞方舟”的前進。在前往宜居星系的漫長旅途中,使用現在的地球人類即將掌握的核聚變技術製造人造太陽來代替陽光,同時,也能確保地球的熱量不至於散失。

只有這樣,地球這個“諾亞方舟”才能夠安全的帶領所有的地球生命並保持地球的生態原貌(所有的,包括雞鴨貓狗花鳥魚蟲和水稻與雜草),向著一個我們選定的宜居星系進發。

隨著太陽這顆恆星的衰老和死亡,現在許多科學家們非常看好的火星、木衛二、土衛六之類也必將隨之稍息,太陽系所有的行星與衛星都會被膨脹的太陽吞噬或者墜入永恆的冰點。

所以,我們的眼光必須放眼宇宙的深處,必須看的遠一點、遠一點、再遠一點。只有這樣,我們才能夠做到“未雨綢繆”,確保地球人類的延續發展。


環球探索者

這類問題你算問對人了,光年是距離單位,不是時間單位,人類很難航行這個距離,很多宇宙定律人類無法在小小的地球上做出正確的認識。

給你們說個宇宙航行定律,磁導向37度定律,每個星系都有一個磁軸,繞磁軸運行,沿星系的磁軸37度航行,空間開啟壓縮定位,可以去任何鄰近的星系,不用跑那麼遠了。一光年和百萬關年也就幾分鐘的事,只要訂位準確。

不要問我怎麼知道的,我是天狼星過來的智慧星人類


清請情感

第三宇宙速度是16.7公里每秒,光的速度是約30萬公里每秒,約是九萬四千六百億公里,因為太陽引力的存在,要想飛出一光年的距離,就必須達到第三宇宙速度,也就是逃逸太陽速度以掙脫太陽引力。

但很可憐人類造不出一下就可以飛出第三宇宙速度的飛船。雖然最新的新視野號飛出過16.5的速度。但是,還差點。不過沒關係,我們可先設定一條路線,在路線當中經過太陽,木星等大質量天體,這些天體有引力還有自轉,我們順著它們的自轉繞幾圈。然後,飛船一個加速度,飛船就像鉛球一樣被甩了出去,速度就慢慢加起來了。

隨著飛船離太陽越遠,太陽引力就越小,加速度的功就越大,飛船的速度就可以越快。當然,前提是還有燃料讓你加速。

在太空中是沒有空氣阻力的,只要給物體施一點力,飛船就會理論上一直飛下去。(前提你速度夠快不會被某個天體引力捕捉)

以人類在太空中最快的飛行器旅行者一號為例,他經過多次加速度後已達每達六十六公里每秒。即便算上旅行者一號己經飛了幾十年,他這樣飛下去大概會在五幹年左右飛到一光年的距離


快樂的牛虻2

樓上的數據有些過時了,1970年的數據早就被刷新了。截止2017年,目前最快的宇宙飛船是美國的朱諾號,速度達到了26.5萬公里/時。

2017年,經過5年的飛行,接近28億公里的旅程,美國太空總署(就是NASA)的太空探測器“朱諾號”目前已經成功抵達木星軌道,即將開啟一段新的旅程。

“朱諾號”的第一個記錄創造與2016年1月,成為【最遠的太陽能宇宙飛船】,那時候“朱諾號”飛行距離超過了由歐洲航天局羅塞塔於2012年10月創造的7.91億公里距離,雖然Voyager和New Horizons走的更遠,但是他們是由核動力發電。既然是宇宙中的,自然比地球的超音速推進號,要快上不止多少倍了。

朱諾號的第二個紀錄創造於2016年7月4日,那時它受到了來自木星的巨大引力。這個氣態巨行星的巨大引力能夠讓正在移動的探測器速度達到每小時26.5萬公里,這使得“朱諾號”成為【運行速度最快的軍宇宙飛船】,從而打破了由Helios 1號於1976年4月17日創下的紀錄。當然這個速度和光速比還差的很遠很遠。

光速是1079252848.8 千米/時,飛船最快速度是265000千米/時。
1079252848.8/265000約= 4072.65

因此,題主的答案是按照現有的技術,大概需要4072.65年。

當然,這個問題需要自我否定一下,因為我們需要忽略飛船行駛了4000多年損壞、能耗不夠的情況。


媽咪說MommyTalk

1光年等於九萬四千六百零八億公里,以目前地球上飛行最快的工具需要飛七十萬年才能到達,所以,科學家說人類若干年後去外星居住,根本不可能,除非有比光速還快的宇宙飛船。


空中彩虹58

這裡有一個概念要澄清,你這1光年是累積長度還是直線距離,如果是累積長度,那只是一個簡單的數學問題,而直線距離就是個技術問題。首先就是速度問題,離開地球,太陽,銀河系的引力束縛都需要具備相應的速度才可以,速度的增加目前人類的科技還只能自帶燃料,在有限的攜帶能力下,通常採用的是鐘擺加速的方式,即在所圍繞的橢圓軌道上在極短軸位置時短時間加速使速度不斷加快,橢圓軌道極長軸不斷加長最後脫離引力控制,進入更大的引力軌道從而跳軌;其次是時間計算問題,雖然飛行器越來越快,但要達到所需的速度也需要很長時間,如果你從飛行器已經達到一定速度開始計算時間會短很多,從一開始就算那時間就多了去了,這還是以地球為參考系進行計算,實際上已經算不準,如果就以飛行器為參考系,就會得到另外一個計算結果,所以就不是數學問題了。


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先看看目前技術的極限: 1. 燃料助推器產生的極限速度大約 10km/s 沒有查到高於此速度的紀錄; 2. "新視野號" 超高速探測器, 航速 16-23km/s (途徑火星、木星時受引力場加速改變); 3. 最高速度紀錄 76km/s (另一說 760km/s 不確定 懷疑多寫了一個零, 由 “朱諾號” 木星探測器於 2016年07月04日 受木星引力場加速作用產生);

可見引力加速在宇航飛行的作用遠大於"燃料推進器"的作用, 但引力場是複雜的, 並非簡單線性加速 (靠近時加速逃逸時減速), 所以宇航飛船速度不是一個簡單的勻速值, 不能用傳統思維 "像汽車、飛機那樣一腳油門加速再加速..." 來理解;

即使未來幾十年造出平均勻速 100km/s 的超高速航天器, 走過1光年也要三千年。


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