人類為什麼無法飛出太陽系?飛出太陽系需要什麼條件呢?

三毛萬物探


宇宙真的是非常非常的龐大,但不論星系就拿我們的太陽系來說吧,它的大小也是我們很難猜測的誒,據統計,太陽系的直徑可以達到兩光年。換算成千米的話,那就是19萬億千米,這是一個非常可怕的數字。因為在40年前美國宇航局就已經發射了旅行者號探測器,而目前來看旅行者探測器它僅僅飛出了220億km,這意味著如果它想要飛出太陽系,它可能需要花費幾萬年的時間

實際上我們的太陽系擁有兩個邊界,第一個邊界是太陽風的邊界,嗯,太陽風的邊界就在我們所說的日球層頂,日球層頂就像一個雞蛋殼兒一樣,它保護著我們的太陽系,不會受到宇宙致命的射線,而日球層頂的形成,源自於太陽系內部的光線和太陽系外部的光線發生了交匯,而目前來看,旅行者一號已經飛出了日球層頂外到達了所謂的星際空間。

雖然旅行者一號身在星際空間,但是他依然沒有逃脫太陽系的引力,我們知道想要逃離太陽系需要達到第三宇宙速度,這個速度相當於每秒16.8km。由於太空是無法減速的,因此航天器的速度只會越來越快。那麼在未來一個特定時間旅行者號就能飛出太陽系。縱觀我們人類,雖然無人探測器。但是我們人類想要出太陽系依舊非常的困難的。











宇宙生命之謎


有的朋友覺得只要人類的宇宙飛船速度達到了每秒鐘16.7公里第三宇宙速度就可以飛出太陽系了。的確是這樣的,宇宙飛船達到了第三宇宙速度飛出太陽系是遲早的事情。

旅行者一號太空探測器的速度已經達到了每秒鐘17公里以上,它已經飛行了42年的時間,行程超過了211億公里。但是它要飛出太陽系最起碼也得需要大約17600年的時間。對於一顆沒有生命的探測器來講,它有足夠的時間時間飛出太陽系的。

圖示:旅行者1號太空探測器至今為飛出太陽系

然而人類要飛出太陽系可是一件非常困難的事情,要考慮的事情有很多。人類總不能乘坐著宇宙飛船在宇宙中飛行上萬年的時間吧。所以人類要飛出太陽系需要具備的條件有很多。

宇宙飛船的速度

雖然宇宙飛船要飛出太陽系只需要達到第三宇宙速度即每秒鐘16.7公里就可以了。但是有一點不要忽略了,太陽系非常的大,科學家估計太陽系的半徑可能有1光年到2光年大小。如果宇宙飛船用第三宇宙速度飛完一光年的距離需要多久呢?答案是大約需要18000年的時間。這麼長的時間換做是人類是無法忍受的。

圖示:提升宇宙飛船的速度是最關鍵的

因此人類要飛出太陽系,速度很關鍵。如果人類要在用100年的時間飛出太陽系的話,速度最起碼要達到1080萬公里,即每秒鐘3000公里。這是光速的百分之一。然而要達到這麼快的速度,就要求人類研發新型的能源和宇宙飛船飛行技術了。

我們要飛向何方

如果是人類要飛出太陽系那就要有一個太陽系以外的目標,就是我們要飛到哪裡去。我們總不能就是為了到太陽系邊看一看,然後再返回地球吧?距離地球最近的太陽系外恆星是比鄰星,如果未來的科學家確定確定在比鄰星有一顆宜居星球值得人類去冒險,那麼就給了人類一個飛出太陽系的理由。


圖示:比鄰星B也許值得人類飛出太陽系去冒險

人類不是為了飛出太陽系而飛,而是要飛到宇宙中另一個能夠讓我們落腳的星球上。這就像在大海中航行的船,最終的目的是要在另一個港口靠岸的。然而比鄰星距離地球4.22光年,如果我們的宇宙飛船以光速的百分之一飛行到達比鄰星則需要大約423年的時間。這需要我們的宇宙飛船速度還要繼續提速,技術還要繼續提升。

旅行途中的困難

如果我們能夠實現用一百年左右的時間飛出太陽系來到比鄰星。那我們還要在宇宙飛船中呆上100年的時間。這樣即使我們年輕的宇航員20歲的時候從地球上出發,到達比鄰星也已經是120歲了。人在地球上不可能活這麼久的,更別說是在環境更加殘酷的太空中了。

圖示:星際旅行

因此如何讓宇航員短暫的一生不要浪費在漫長的太空旅行中也是人類要解決的問題。現在科學家已經想出了一些辦法,例如借鑑了一些動物們的冬眠行為來延緩人類在宇宙飛船中不必要的生命損耗。


另外,人類長期在低重力的宇宙中是否能夠適應得了。宇宙飛船中人類生存所需的水空氣和食物如何獲得這些問題也是人類需要解決的。雖然科幻電影中讓人類在星際旅行中處於深度休眠狀態,宇宙飛船中的一切都交給機器人來處理。這些場景在現實當中能否實現呢?我們現在不得而知。

總之,人類要飛出太陽系是很困難的。對此大家有什麼看法呢?


兔斯基聊科學


這個問題我說兩句大家參考。

人類為什麼無法飛出太陽系?這個要首先對“飛出太陽系”做個定義性的說明。如果是讓小型人造飛行器飛出太陽系,那人類是做得到的,不存在“人類無法飛出太陽系”的情況。但如果是說人類大規模的,“人口遷徙”級別的飛出太陽系,那能不能做到?這個問題就值得好好考慮考慮,認真探討探討了。

“人類為什麼(現在)還無法(大規模移民式的)飛出太陽系?(移民級的)飛出太陽系需要什麼條件呢?”。

回答;

首先大家要知道,太陽系很大很大,而且,太陽系很空曠很空曠。這個很大很空曠是超出人們生活經驗的很大很空曠。因為超出了人們的生活經驗,所以許多人對太陽系之大之空曠印象和理解不深,覺得這大這空曠好像沒什麼了不起的。

但太陽系真的很大很空曠,理解這個很大很空曠是科學而客觀的理解題主提出的問題的關鍵。

於是,這裡的要點就是兩個問題了,第一個問題是科技水平,現在人類的科技水平顯然無法做到讓人類離開太陽系,更談不上大規模移民級的飛離太陽系了。

另一個關鍵問題是“資源”,這個很可能更重要。或者說太陽系如此空曠,那麼太陽系的資源密度是不是能支撐的起人類發展到能大規模飛離太陽系的文明程度?

這還是個我們不敢確定的問題。完全有可能因為太陽系的資源密度太低了,於是人類根本就沒有可能性(大規模移民級的)飛離太陽系。

這裡可以討論的內容很多。比如說,我們不能過度迷信科技的發展一定能帶來多了不起的奇蹟。巧媳婦難為無米之炊,這個常識是不會因為科技水平的高低而改變的。如果太陽系內沒有那麼多資源,那再高的科技水平也是巧媳婦難為無米之炊,也是枉然。

事實上,科技的發展和維持也需要消耗大量的資源做成本,這一點上,教育作為平常老百姓說的亞歷山大的大山就是個典型的例證。如果沒有足夠的資源,科技的發展也無法達到更高的水平。

從一定意義上講,科技就是人們(一個社會)利用資源的手段的總和。為了有可能離開太陽系,人類必須充分利用一切資源。比如說小行星塞德娜正在靠近其近日點,並將在2076年左右到達近日點。塞德娜的軌道近日點和遠日點相差八百多個天文單位,如果我們現在就開始準備,爭取在塞德娜在近日點處時,在塞德娜上建一個智能化太空觀測基站,然後跟著塞德娜利用塞德娜的扁圓軌道遠行,那麼可以最高效率的探測八百個天文單位的宇宙空間,從而增加對太陽系的瞭解,為最終飛出太陽系做好準備,並且讓人類(文明)離開太陽系的時間提前好多年。

也許有人會覺得這樣做不過癮,不如科幻電影裡“嗖”一下子就飛出太陽系過癮,但這也正是我們要討論的重點;科技和未來都不是“過癮”,而是實實在在的東西。就算我們簡直就開始努力,那麼在未來一千年內,人類離開太陽系的可能性都微乎其微,要想讓人類文明發展到離開太陽系的水平,恐怕還有實實在在的漫長征程呢!


137億年前的氫二氧一


目前人類為何無法飛出太陽系?

主要原因還是因為太陽系太大了。關於太陽系的邊界,目前的主流觀點是以奧爾特星雲為邊界,這麼算來,太陽系的半徑大約有一光年,也就是6萬多天文單位(日地平均距離)。

還有就是,人類目前的飛行器的速度實在是太慢了。最快的人造飛行器已經達到第三宇宙速度,但卻只有16.7千米每秒,相比於光速微不足道。要到達太陽系邊緣,人類目前需要18000多年。

美國宇航局於上世紀70年代發射的兩個旅行者號探測器,目前已經到達日球層頂了(太陽風與星際空間的邊界),但這也只有120個天文單位,離太陽邊緣還差得遠呢。


離地球最近的恆星為比鄰星,距離地球4.2光年,到達比鄰星,以人類目前的技術大約需要7萬多年。人類有文字記載的歷史才5000年,近代科學才誕生不足500年。可能到下一個世紀,人類都不一定能夠飛出太陽系。

飛出太陽系需要什麼條件?

要想飛出太陽系,首先要在速度上有突破,其次人類還必須適應長期太空生活,能夠建立完善的維生系統。

目前人類還使用的是傳統的化學燃料推進的火箭,但能效比太低,攜帶很多燃料才能產生很小的推力。目前科學家們正在研發等離子推進器以及光帆技術。歐洲航天局目前已經成功發射了用等離子推進器進行推進的探測器。用太陽風作為動力的光帆目前還在研究之中,還有用激光進行推進的激光帆。這些都是用緩慢的推力進行加速的技術。


蟲洞、曲速引擎等,都還屬於科幻層面。反物質推進技術還能遙遠,目前在地球上製造1g反物質都非常困難。最期待的還是核聚變技術,可以用很少的能源迅速的將宇宙飛船加速到很高的速度。人類雖然能夠利用核裂變技術進行發電,核聚變技術也正在研發途中,但要想把它們真正應用在航天飛行當中,還有很多技術難關要攻克。

至於讓人類適應太空,最快捷的辦法可能就是改造基因了,但這也面臨很多倫理問題。遠距離太空航行,還需要帶上重力,以及構建一個完整的生態圈,食物必須要自行生產。



科學探索菌


人類要想飛出太陽系,必須拋棄目前以化學物質快速燃燒產生推力的火箭,從根本上改變人類的能量獲取方式,太陽系1光年的半徑,指望化學燃燒產生的推力太低效了。

目前人類火箭可以說都是以“燒火”的方式產生動力,利用特殊設計的發動機,將氧化劑和燃料高速向外噴射,產生一定的動力將飛船送到地球軌道上,但是這樣的推進方式太低效了,首先極大地增加了火箭的質量,800噸的火箭才能送十幾噸設備到地球軌道上,火箭的大部分質量都被燃料佔據了,儘管火箭攜帶的燃料和助燃劑都是數百噸,但卻只能將飛船送到地球軌道、加速到第一第二宇宙速度,每秒都要燒掉很多燃料,無論是從火箭的運載能力還是從火箭燃料的燃燒來說,效率都是比較低的。

火箭攜帶的燃料少,難以將飛船加速到第三宇宙速度,飛船攜帶的燃料更少,只能通過引力彈弓效應類加速飛船,美國的旅行者1號、2號都是藉助太陽系外側巨行星才達到了第三宇宙速度,向著太陽系外側飛去。但僅僅突破第三宇宙速度基本不可能飛出太陽系,第一人類對太陽系質量的測量未必十分準確,第二一光年的半徑指望16.7公里每秒的速度飛,需要幾萬年才能飛出去,不管是人類的壽命還是可以製造的飛船體積都不能支撐這麼遠的飛行。想要跨恆星系統飛行,飛行器的飛行速度必須達到光速的10%及以上,就這也得好些年才能飛出去。

人類目前無法飛出太陽系,就是人類科技水平還遠遠不足,能量的運用方式還比較初級,人類必須掌握可控核聚變這種近似無限的能量產生方式,將人類的壽命極大提升後才是跨恆星系統旅行的時候。


來看世界呀


需要如下條件:

1、我們在學高中物理的萬有引力定律時,曾學過宇宙三速度。這三個速度人們目前的載人航天技術手段只能達到第二個速度,即每秒11公里。如要擺脫太陽的引力飛到太空目前現有技術還有較大差距。但有一個例外,美國1977年發射的旅行者探測器,它是用第二宇宙速度將探測器發射到木星引力場附近,並藉助木星引力將探測器加速並拋射使之達到第三宇宙速度。要將載人飛船用此辦法達到第三宇宙速度還有待驗證。

2、人如果乘宇宙飛船以第三宇宙速度遨遊太空需要解決生命保障問題。宇宙浩渺和目前技術不足以保證人在飛船上超過7天。

3、倫理問題,你把人射出去了,要不要解決回來的問題。要解決就需要雙倍的燃料、人生存必須物品、返回大氣層的特殊材料等,技術上增加難度。


狼159910324


地球上的生機勃勃跟外太空的死寂形成鮮明的對比,因為地球大氣層的存在、磁場的存在保護著地球生物免受太陽強烈的輻射,也有充足空氣和液態水供我們生存。

地球的歷史有46億年,而地球生物史也有30多億年,但是人類的歷史就很短了,最遠可以追溯至1500萬年前的森林古猿,在600萬年前和黑猩猩分道揚鑣,一直髮展到今天。從古至今我們一直在仰望著星空,對於望不到邊的黑夜和閃閃發亮的繁星充滿著幻想和期待,當然還有一絲絲的好奇。

對於宇宙的認識,從天圓地方開始到地心論,再到日心說,現在對於太陽系已經有了充分的認識。對於星空的嚮往和好物,驅使著人類文明向著太空去發展,在上個世紀美蘇爭霸的背景下,兩國大力發展航天領域,前蘇聯發射了人類的第一顆人造地球衛星-人造地球衛星1號,把人類第一位宇航員加加林送上太空。而美國成功實現了載人登月,在1969-1972年間把12名宇航員送上月球表面。

這一次次的突破是人類文明進步的體現,因為我們不再侷限於仰望星空,也可以飛出地球去探索了。人類文明目前最遠的足跡就是38萬公里之外的月球,最遠的探測器是220億公里之外的旅行者一號。太陽系位於銀河系的一條旋臂之上,距離銀心2.6萬光年,我們現在不想再侷限於太陽系之中,想要飛出太陽系去看一看,但是目前人類的科技水平是無法實現的。



首先我們要了解一下太陽系到底有多大?

在常規的理解中,我們印象中的太陽系就包括太陽和八大行星,但是隨著發展有了更深的認識,太陽系內還有大量的小行星、八大行星之外還有柯伊伯帶天體,更外一層是奧爾特雲,那裡存在著大量的長週期彗星。如果把奧爾特雲看作是太陽系的邊界,那麼太陽系的直徑在2-3光年,這也就意味著從地球出發飛出太陽系最少也要飛行一光年的距離。

一光年很遠嗎?

光年的概念很好理解,也就是光速飛行一年的距離,喜愛宇宙天文的小夥伴都知道,在宇宙中動輒就是幾億、幾十億光年的距離,目前可觀測宇宙直徑可以達到930億光年,那麼這一光年的距離對於整個宇宙來說微不足道。


但是對於人類文明來說太大了,人類目前之所以飛不出太陽系,還是因為我們的速度太慢了。現在距離我們最遠的探測器是旅行者一號,它飛行了43年目前距離地球220億公里,按照旅行者一號17公里每秒的速度,飛出太陽系也就是飛一光年的距離大約需要1.7萬年。

人類要想飛出太陽系首先就要速度上可以達標,人類的壽命不到百年,不可能把一生都貢獻在星際航行上,目前正在發展的可控核聚變是比較接地氣也可能實現的技術。除此之外,人類在地球上生活了幾十萬年,完全適應的是地球上的生存環境,在太空長距離航行就需要模擬生態環境。





在未來的幾十年內,人類文明要想飛出太陽系都是很困難的事情,但幸運的是我們一直在前進的道路上,在未來今年人類大力開拓月球探索,開始第二次載人登月,與此同時也會開始載人登陸火星,人類文明還是未來可期的。



科學黑洞


宇宙真的是非常非常的龐大,但不論星系就拿我們的太陽系來說吧,它的大小也是我們很難猜測的誒,據統計,太陽系的直徑可以達到兩光年。換算成千米的話,那就是19萬億千米,這是一個非常可怕的數字。因為在40年前美國宇航局就已經發射了旅行者號探測器,而目前來看旅行者探測器它僅僅飛出了220億km,這意味著如果它想要飛出太陽系,它可能需要花費幾萬年的時間。

實際上我們的太陽系擁有兩個邊界,第一個邊界是太陽風的邊界,嗯,太陽風的邊界就在我們所說的日球層頂,日球層頂就像一個雞蛋殼兒一樣,它保護著我們的太陽系,不會受到宇宙致命的射線,而日球層頂的形成,源自於太陽系內部的光線和太陽系外部的光線發生了交匯,而目前來看,旅行者一號已經飛出了日球層頂外到達了所謂的星際空間。

雖然旅行者一號身在星際空間,但是他依然沒有逃脫太陽系的引力,我們知道想要逃離太陽系需要達到第三宇宙速度,這個速度相當於每秒16.8km。由於太空是無法減速的,因此航天器的速度只會越來越快。那麼在未來一個特定時間旅行者號就能飛出太陽系。縱觀我們人類,雖然無人探測器。但是我們人類想要出太陽系依舊非常的困難。

這其中牽扯到了很多因素,無論是速度,資源,時間,這對於人類來說都是無情的打擊,哪怕我們的速度達到了光速,我們仍然需要兩年的時間才能飛出太陽系,而目前人類最快的探測器太陽神帕克他的速度也不到光速的千分之一。所以如果我們人類想要飛出太陽系,要麼我們要有無限長的壽命,要麼我們要一艘非常強大的飛船,這次飛船可以提供我們一切所需的能量,只有這樣我們人類才能有跨越恆星系間的能力!

我是宇宙V空間,一個科普天文愛好者!本文由宇宙V空間原創,轉載請註明出處!如果你對這篇文章有疑問,請在下方評論和留言!

宇宙V空間


小村愛科學!飛出太陽系只需要有一個條件:MONEY!人類不是無法飛出太陽系,而是無法經濟高效地飛出太陽系。

按照現在的科技,人類已經可以在近地軌道(400-500公里)組裝超過400噸的空間站,可以容納5-6名宇航員/科研工作者長期生活數年,耗費資金數千億,這對任何一個國家來說,都不是毛毛雨,需要幾個國家聯合參股。

以這樣的技術儲備,發送4-5個這樣的結合體到太空,組裝成為超級火箭,利用太陽、火星、木星、土星做四次引力加速,擺脫太陽引力,飛出太陽系,不會超過50年,旅行者1-2號探測器就是這樣飛出去的,工程放大沒有任何問題。

只是我們算一下,這樣的費用可能超過18萬億美元(包括地面輔助設施),估計目前沒有任何一個財團/銀團可以組織募集這樣的資金,這是一張單程票,還沒有算上返回的燃料消耗,因為太陽系邊緣沒有大質量行星可以提供轉彎所需要的引力……飛船內的5名宇航員,會老死在太陽系邊緣,無限制地飛下去。這樣的絢爛煙花,對人類探索太陽系工程,有任何意義麼?

地攤文學總是聳人聽聞地說人類被困死在太陽系,是外星人囚禁人類的牢籠,省省吧,外星人沒這樣無聊。還不如看A片。



諸葛小村姑


太腦洞了啊,題主這個關於人類想要飛出太陽系的問題範圍比較大,因為沒有說清楚只是航天器飛出太陽系還是載人飛船飛出太陽系,那麼在這裡,小地就從這兩個方面展開分析。

1、航天器為什麼無法飛出太陽系,如果要飛出太陽系需要具備哪些條件?

我們都知道,太陽系的半徑約為1光年,也就是約為9.5萬億千米,按照最快且飛離太陽最遠的飛行器旅行者1號平均16.61千米/秒的飛行速度計算,需要飛行約18000多年,然而截止到今天,旅行者才遨遊太空僅42年。1977年旅行者1號探測器是在美國佛羅里達卡納維拉爾角發射基地通過泰坦三號E半人馬座火箭發射升空的,目前距離太陽約為220億千米,速度v=22000000000/60*60*24*365*42≈16.61千米/秒。

目前世界各國所發射的航天器,都是通過火箭燃燒化學物質所產生的推力實現升空的,由於火箭的絕大部分質量是燃料的重量,一方面限制了火箭的起飛速度,同時也限制了有效載荷的質量,而即使有效載荷攜帶的同位素溫差發電機,也有一定的壽命(旅行者1號或將於2020年前後因沒有電能供應而像一隻無頭的蒼蠅在星際之間遨遊),因此僅靠化學能量轉換來獲取推力的航天器幾乎是不可能飛出太陽系的。

但是,如果在未來的某一天,咱們人類如果能發明一種飛船,其速度可與超新星爆炸時向外拋散物質的速度一樣達到30000千米每秒(約為十分之一光速),屆時飛離太陽系僅需10年,這對於人類探索宇宙具有極大的意義。

2、載人航天器為何飛不出太陽系,如果要飛出太陽系又需要具備哪些條件?

1969年7月20日,美國宇航員阿姆斯特朗在成功登陸月球后說了"one small step for a man, one giant leap for mankind",意思是這是我邁出的一小步,卻是人類邁出的一大步,然而截止到目前,人類的腳印也僅僅只是踩在了距地約38萬千米之遙的月球,人類要想走出太陽系還任重道遠。

在上文中,我們計算了現有技術條件下的非載人航天器飛出太陽系需要的理論時間約為18000多年,而對於載人航天器裡的宇航員而言,則涉生老病死以及子子孫孫和孫孫子子的延續問題,否則就是就相當於送了一批“木乃伊”進入了太空,因為時間跨度實在是太長了,甚至超過了中國上下7000多年的輝煌歷史。

同樣,如果想要載人航天器飛出太陽系,其飛行速度則要超過十分之一光速甚至是二分之一還要多,這樣才能減少宇航員在太陽系的穿越時間,畢竟送入太空還得返回地球。


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