人类什么时候才能飞到宇宙边缘?
科学家说:如果达到第六宇宙速度,那么就有可能实现。在科学技术的发展下,人类正迈着稳健的步伐,一步步迈向宇宙。
但是目前,人类能够达到的也仅仅是第三宇宙速度。想要做到飞到宇宙边缘,还需要继续探索与研究。
今天我们就来了解一下宇宙的边缘在哪里?什么是宇宙速度?如今还能否进一步加速?是否有可能达到第六宇宙速度呢?
宇宙的边缘在哪里?
在浩瀚的宇宙中,人类一直想要探索宇宙有多大。然而随着科学家们不断地探索,却发现宇宙的广阔几乎令我们难以想象。
从最初的我们观测到太阳系,到银河系,到本星系群,再到本超星系群。我们以为这就到达了宇宙的边缘,然而后来科学家们又发现了更大的地方,拉尼亚凯亚超星系团。但是这一切并没有结束,因为在还有更大的存在,北冕座长城,然而这也不是宇宙的边缘。
如今我们了解到,可观测宇宙的半径为465亿光年,如果我们达到第六宇宙速度,也就可以达到光速在宇宙中漫游。然而即便是以光速行进,我们仍然需要大约1500年才有可能到达宇宙边缘。
那么我们什么时候能达到第六宇宙速度呢?宇宙速度又是什么意思呢?
宇宙速度是什么?
宇宙速度指的是物体从地球出发后,能够脱离天体重力场的初始速度。
根据牛顿的力学研究,在宇宙中存在一种万有引力。每个有质量的物体都会用自己的引力吸引其他的物体,引力地打掉和物体的质量的乘积成正比,而与物体之间的距离的平方成反比。
在引力的作用下,围绕在天体周围的物质会以一定的周期和轨道绕其公转。绕行的物体在万有引力下形成的重力加速度,和公转的向心加速度相同,因此其运动的轨迹就以圆周方式呈现。
根据牛顿万有引力公式和向心力公式,科学家们首先推算出了三大宇宙速度,即第一、第二、第三宇宙速度当物体的运动速度。而后科学家们在不断地探索宇宙过程中,又陆续推导出了其他三大宇宙速度。他们认为当我们的技术达到第六宇宙速度时,就有机会飞到宇宙边缘,而目前我们的宇宙速度,在一定程度上已经达到第三宇宙速度。
第三宇宙速度逃离太阳系
接下来就依次为大家介绍一下宇宙6大速度,在每一等级的宇宙速度下,我们可以到达哪里,可以做什么。
第一宇宙速度
第一宇宙速度也可以称为环绕速度,是指物体发射的速度达到7.91千米/秒。这些物体会紧贴地球在地球表面,并围绕地球做圆周运动。我们的人造卫星和航天器已经达到了这个速度。
人造卫星
当然这些飞出地球的卫星和航天器会在地球上方大约120公里的位置飞行,此时受到的来自地球的引力会比在地面小,因此它们的飞行速度只要达到大约7.8千米/秒即可。
当然第一宇宙速度既是人造卫星需要达到的最小发射速度,同时也是最大的绕行速度。一旦超过这个速度,就会脱离地球的引力,飞离地球,另外几大宇宙速度同样如此。
控制速度很重要
人造卫星的作用
自前苏联在1957年,发射第一颗人造卫星以来,全球大约已经发射了6600多颗人造卫星,而目前还在工作的卫星仅剩下1000多颗。
人类利用这些卫星,可以更好地了解地球,观测地球。这些卫星按照用途可以分为科学卫星、技术试验卫星和应用卫星。我们一般常见的就是应用卫星,数量也是最多的一种卫星,这些卫星在我们的生活中起到了重要作用。
第一颗人造卫星
比如在生活中,我们依靠这些卫星进行通信、了解近期的天气情况、进行导航定位等等,每一个人造卫星都在地球上方各司其职。也正是因为我们达到了第一宇宙速度,我们才能够有这么便捷的生活。
第二宇宙速度
第二宇宙速度则是指要脱离地球引力的速度,所以也叫脱离速度,这个速度需要达到11.2千米/秒。目前人类研究发射的行星或卫星探测器已经达到了这个速度,它们在脱离地球引力后,会按照曲线绕太阳飞行。
卫星探测器
在探索行星和卫星的探测器中,有一个卫星比较特殊,那就是月球。虽然探测器需要飞离地球,但是由于月球作为地球唯一的天然卫星,其仍旧受到地球引力的影响,因此从地球上发射的探月航天器,只需要初始速度不小于10.848千米/秒就可以。
月球正反面
行星或卫星探测器的作用
1977年,美国发射的旅行者1号和旅行者2号为探索宇宙作出了巨大的贡献。让我们能够了解到太阳系内各大行星的具体信息,并且对其卫星展开研究。这对于我们寻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
如今两个旅行者号探测器还会从不同的方向飞出太阳系,去探索太阳系外的宇宙。
第三宇宙速度
第三宇宙速度就是指,航天器摆脱太阳的引力,飞出太阳系需要达到的速度,这个速度为16.7千米/秒,不过这个是相对于从地球发射的航天器的初始速度。
由于地球绕太阳运动的速度大约为30千米/秒,航天器在达到第二宇宙速度时,围绕太阳运动的速度已经达到大约30千米/秒了,此时只需要航天器的速度在往上增加12.4千米/秒,就可以飞出太阳系。
航天器
在太阳系中,旅行者1号和2号已经借助木星和土星的引力弹弓效应达到了这个发射速度,并且在2013年,美国NASA就回应称,旅行者1号已经飞出太阳系,进入星际空间。
第四宇宙速度
目前人类已经达到了以上三种速度,1991年,科学家们提出了第四宇宙速度。要飞出银河系就必须要达到第四宇宙速度,但是目前由于银河系的中心并非实体,因此很难判断其精确的质量和半径。
银河系
根据科学家粗略计算,航天器需要达到大约110-120千米/秒才有可能达到第四宇宙速度,不过科学家们认为,如果能够充分利用太阳系和地球的线速度,那么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,航天器已经飞到本星系群。若要飞出本星系群就需要达到第五宇宙速度。科学家根据研究本星系群的直径等,计算得出,需要达到1500-2250千米/小时才有可能飞离本星系群,来到本超星系群。
本超星系群
要达到第五宇宙速度首先就要达到第四宇宙速度,即便帕克太阳探测器已经达到200千米/秒,那也只是借助了太阳系围绕银河系公转而达到的速度,其初始速度只有不到17千米/秒。
帕克太阳探测器
因此要研究并达到第五宇宙速度,预计还需要花费好几十年的时间。
第六宇宙速度
第六宇宙速度就是基本上就是光速了,光速大约有299792千米/秒。要让航天器在发射时达到这个速度,并从本超星系群来到更大的拉尼亚凯亚超星系团,才有可能逐渐接近宇宙边缘。
拉尼亚凯亚超星系团
但正如文章开头所述,我们的宇宙远比我们想象得更大,并不是说我们达到了第六宇宙速度就能飞到宇宙边缘。
更重要的是我们要有足够的时间,去抵达宇宙的边缘,这就不光要考虑航天器的速度,还需要考虑航天器飞行的寿命。否则即便是我们有机会达到光速,也没有办法真正地飞到宇宙边缘。
航天器也有保质期
不过,我们回想一下,科学家们从上世纪五十年代,开始突破第一宇宙速度,如今半个多世纪过去,我们已经达到了第三宇宙速度。那么我们有理由相信,在未来有一天,我们可以对第四、第五、第六宇宙速度进行逐个击破。