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旅行者2號的絕望遭遇,人類或許飛不出太陽系,因為有火墻阻攔
2023/11/25

現代科學認為,我們的地球誕生于太陽系初期,在大約50億年前太陽系誕生,根據科學家的研究我們能夠知道,太陽系是在上一代死亡以后的恒星當中形成的,在宇宙大爆炸之初,第一代恒星誕生了,第一代恒星的質量都是非常大的,因為當時宇宙中的元素非常豐富,有的質量能夠達到太陽質量的數百倍,甚至比目前我們發現的最大質量的恒星還要大,而我們的太陽系上一代恒星也是一顆超大質量的恒星,這意味著它的內部核反應非常強烈,這會導致它的燃料消耗非常快,使得它的壽命很短,根據科學家的計算得出,恒星壽命=燃料量/消耗率,用于核聚變的燃料量與恒星最初通過核反應產生能量時的總質量成正比。所以燃料量=kx初始質量,消耗速率就是恒星的光度,所以恒星將作為主序星存在的時間=kx初始質量/光度。

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如果說一顆恒星的直徑大約是10萬公里,那麼它內部8萬公里的區域都在進行核聚變反應,如果一顆恒星的直徑大約是100萬公里,那麼它內部80萬公里的區域都在進行核聚變反應,如果一顆恒星的直徑大約是1000萬公里,那麼它內部800萬公里的區域都在進行核聚變反應,所以恒星的體積和質量越大,它內部的核聚變反應就越強烈,它的壽命就越短,當第一代恒星內部的燃料不足時,核聚變反應無法繼續下去,最終在鐵元素停止,這時候引力占據了主導地位,恒星瓦解,之后便發生了超新星爆炸,這種強烈的爆發使得恒星四分五裂,就這樣第一代恒星就結束了,隨著時間的流逝,遺留下來的恒星遺跡星云一直在宇宙中安靜的漂浮,直到50億年前,這片跨越數光年的星云由于受到了某種擾動。

星云內部開始出現了一個高密度的區域,于是引力再次發揮作用,大量的星云開始向高密度區域坍縮,因為角動量守恒,星云在收縮的同時,旋轉不斷加快,慢慢的形成了一個盤形結構,在他的中心,物質也隨著坍縮聚集越來越多,最終變成了一個超密度球體,也就是原始太陽胚胎,這個過程大約持續近1000萬年的時間。在1000萬年之后,超密度球體的溫度和壓力不斷升高,達到了一個不可思議的地步,最少是上千萬度,于是氫元素被點燃,核心發生了熱核反應,太陽就此誕生。太陽誕生以后吸收了周圍的大量的物質,所以太陽的質量占到了太陽系總質量的百分之99.86,剩下的八大行星和其它物質占到了太陽系總質量的百分之0.14,從占比上我們就能夠看出太陽的質量非常大。

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地球就是太陽系中的一顆行星,在太陽系中一共有八大行星,而地球是唯一一顆誕生了生命的星球,在地球上生活著各種各樣的生物,有海洋生物,有陸地生物,有兩棲生物,有微生物等等,人類是地球上最有智慧的生命,根據科學家的研究得出,人類誕生于200多萬年前,是由猿類生物進化而來的,人類和其它動物最大的區別就在于,人類誕生了智慧,在短短幾千年的時間內,就站到了地球食物鏈的頂端,目前人類已經能夠走出地球探索宇宙,這說明人類科技發展的速度還是非常快的,為了探索宇宙的奧秘,科學家們也做了很多努力,在46年前,NASA向太陽系外發射了旅行者1號和2號探測器,發射這兩個探測器的目的就是為了讓它們飛出太陽系,探索太陽系之外的奧秘,在發射前,科學家還專門在上面安裝了金唱片。

這張唱片的外徑12英寸,鍍金表面,內藏金剛石留聲機針,這意味著即使是10億年之后,這張唱片的音質依然和新的一樣,在這張唱片當中,包含了55種人類語言錄制的問候語和各種音樂,另外磁盤上還有115幅影像,包括太陽系各行星的圖片一級說明等等,這些數據就是想告訴外星人,太陽系存在生命,在55種人類語言中包含了非常冷僻的語言,以及四周中國語言(普通話、閩南語、粵語、吳語),唱片還包括時任聯合國秘書長庫爾特·瓦爾德海姆的問候:「這是一份來自一個遙遠的小小世界的禮物。上面記載著我們的聲音、我們的科學、我們的影像、我們的音樂、我們的思想和感情。我們正努力生活過我們的時代,進入你們的時代。」為了能夠讓外星文明看懂上面的內容,NASA的科學家決定用宇宙中最常見的氫元素發明一種通用秘鑰。

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金唱片右下角的圖片說明了氫原子兩個最低態之間的躍遷圖,因為任何有宇航能力的太空文明都應該了解這種過渡的輻射周期是0.7納秒,封面上其余圖片都會用這個0.7納秒作為基本單位也叫作氫鐘。左上角光盤一周是二進制代碼豎線是二進制1,橫線是二進制0,表示基于氫鐘的演奏速度是每分鐘16.667轉。下方的二進制代碼代表唱片每一面的播放時間約為1小時,當外星文明以每圈3.6秒的速度播放唱片的時候,他們會聽到55種不同語言的問候,接下來是來自地球的聲音,昆蟲的鳴叫、嬰兒的啼哭、海浪的低吟....右上角是從記錄中解碼圖像數據時波形的一般外觀。當時科學家認為,如果旅行者1號和2號探測器能夠有幸飛出太陽系,那麼外星文明或許能夠根據上面的信息找到地球。

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當時有很多人還擔心,這張金唱片可能會給人類帶來不必要的麻煩,不過現在看來是我們想多了,因為旅行者1號和2號探測器根本沒有飛出太陽系,太陽系的邊緣在奧爾特星云,想要完全飛出這片區域,至少需要上萬年的時間,對于人類來說,上萬年的時間實在是太漫長了,不過即便如此,旅行者1號和2號依然給人類傳回了很多有用的信息,旅行者1號和2號采用了一種非常聰明的技巧,使用巨型行星的引力助推,巧妙地改變其軌道,從而能同時訪問多個行星。這個技術被稱為「引力助推」,它讓探測器能夠加速或減速,同時節省了燃料和時間。旅行者號正是借助這項技術完成了主要任務,然后繼續飛向太陽系的邊緣,踏入了未知的星際空間。

旅行者號的能源來自一種稱為放射性同位素熱電機的裝置,利用钚-238的衰變產生的熱量來發電。

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這種電池壽命長久,可持續運行數十年。而它的通訊系統也相當先進,運用一種高增益的卡塞格林天線,通過地球上的三個深空網絡站進行無線電波的發送和接收。此外,旅行者號還攜帶了11種科學儀器,專門用于研究太空中可能遇到的各種天體,例如行星、衛星、環、小行星、彗星、星際塵埃和氣體。在發射之前,旅行者1號原定目標是探索木星和土星及其衛星光環,旅行者1號于1980年11月掠過木星,于11月12日接近土星,距離土星最高云層124000公里內,探測到了土星環復雜的結構,并且對土衛六上面的大氣層進行觀測,由于旅行者1號發現了土衛六擁有濃密的大氣層,噴氣推進實驗室的控制人員最終決定讓旅行者1號靠近土衛六進行研究,并且隨之終止了它繼續探測器其余兩顆行星。

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相比于旅行者1號,旅行者2號的任務更加重要,在離開地球之后,旅行者2號先后飛越了木星、土星、天王星和海王星這四個外圈行星,在這個過程中,旅行者1號不僅僅拍攝了大量的高清照片,還收集了大量的科學數據,為人類對這些行星的認識提供了重要的證據,在木星探測任務中,旅行者2號成功穿越了木星的磁場,發現了木星強大的磁場和輻射帶,這一發現揭示了木星的內部結構和動力學結構,還為人類提供了太陽系形成和演化的重要線索,此外,旅行者2號還發現了木星的四大衛星——伽利略衛星,為人類研究這些衛星的地質和氣候提供了寶貴資料,在土星探測任務中,旅行者2號成功拍攝到了土星環的高清照片,展示了土星環的美麗和復雜結構。這些照片不僅為人類揭示了土星環的形成和演化過程,還為科學家研究土星環中的冰粒子和塵埃提供了重要的依據。

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在天王星和海王星探測任務中,旅行者2號成功飛越了這兩個遙遠的行星,拍攝了大量的高清照片和收集了大量的科學數據。這些數據為人類揭示了天王星和海王星的內部結構、大氣組成和動力學過程,為科學家研究這些行星的形成和演化提供了重要的線索。現在它已經距離我們182.7億公里,這是人類探索的最遙遠的距離,不過在這個區域內,科學家將還發現了可怕的數據,科學家發現在這個區域當中,存在大量有害射線,經過研究得出,這個區域內帶電粒子已經降到了2.2,但是未知粒子卻增加到了2.4,這意味著太陽系輻射在這里減小,但是宇宙射線卻遠遠超出了太陽系內的含量,這對人類飛出太陽系非常不利。

而且最可怕的還有高溫火墻,當旅行者2號即將飛出太陽系,進入未知的星際空間時,遭遇了意想不到的挑戰:一道高溫數萬度的神秘火墻,所謂火墻就是我們在太陽系最外層,在這里長期受到太陽風的影響,而太陽產生的強大磁場也會進行干擾,太陽風實際上就是太陽大氣層射出的超聲速等離子帶電粒子流,任何恒星都有這種「風」

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,因此又叫恒星風。太陽是一個巨大的等離子體,中心一直在源源不斷的爆發著氫核聚變,巨大的能量從中心不斷的向太陽外圍輻射,經過輻射層、對流層、就到了太陽的大氣層。太陽大氣層包括光球層、色球層和日冕層。太陽風就是從日冕層發出來的。日冕我們平時看不見,要用特殊的望遠鏡或者在太陽日全食時才能夠看到,就是太陽邊上放散出來閃爍的白光,那是太陽高溫高壓噴射的氣體。這種氣體在太陽附近很濃密,溫度高達百萬度,會氣化一切。

如果說太陽風暴襲擊地球,會對人類的通信造成非常嚴重的影響,如果不是地球擁有強大的磁場,那麼地球根本不可能誕生生命,在旅行者號穿越太陽系邊緣的時候,通過攜帶的等離子體分析儀探測到了這個火墻的存在,它發現,在太陽風層頂和星際空間之間,被一層熾熱的星際等離子體隔開,根據計算,這個火墻的溫度大約達到了5萬度,在探測器穿越火墻的過程中,它探測到了突然增加的帶電粒子數目,這些粒子的能量非常高,速度也非常快,這一現象的發現給我們提供了關于太陽風和太陽磁場的認識,旅行者2號所遭遇的火墻現象屬于罕見的天文奇觀,看到這里,相信很多朋友都會產生一個疑問,就是這麼高的溫度,為什麼旅行者號沒有被融化?

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科學家認為,溫度其實是構成物質的粒子的振動動能,粒子振動越劇烈,溫度就會越高。等離子體的溫度能夠達到幾萬度和幾十萬度,但是它們卻非常稀薄,比如說一立方米只有幾百個或者是幾千個粒子,就算是這些粒子振動的動能都傳給中間的物體,物體獲得的熱量也是很少的,這就類似在100度的水中和100度的空氣中,感覺是完全不一樣的,對于旅行者2號來說,這些溫度根本不用擔心,因為它已經順利的穿過了這個高溫火墻,而且旅行者號探測器外層由多層材料組成,每一層都有不同的功能,最外面是應用特殊的合金以及高科技陶瓷制造的,目標是將外部的高溫進行反彈和發散。中間則是一種高科技的熱量阻斷層,能有效防止熱量向內部傳遞,保護航天器內部免受高溫的影響。

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最里面使用的素材是一種陶瓷加上碳纖維組合出的素材,在導熱散熱方面可以發揮極好的作用。所以目前旅行者1號和2號探測器已經成功的穿越了這個高溫火墻,朝著太陽系邊緣飛去,不過很快我們就無法再和它們聯系了,因為旅行者1號和2號探測器的電池即將用完,預計在2025年,這兩個探測器將徹底和人類失去聯系,到時候它們將會永遠的流浪在太陽系內,飛出太陽系,只是人類的第一步,想要探索宇宙的奧秘,我們就必須飛出太陽系,畢竟太陽系在宇宙中,就像是一粒沙子一樣,要知道我們的太陽系直徑大約是2光年,而銀河系的直徑大約是20萬光年,目前人類能夠觀測到宇宙直徑大約是930億光年。

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宇宙到底有多大?現在科學家也在積極的研究和探索當中,如果人類的飛行速度不夠快,那麼人類將永遠無法飛出太陽系,也無法解開宇宙的奧秘,所以現在科學家也在積極的提升飛船的飛行速度,不過想要突破這個難題,人類還需要持續的努力,目前科學家正在研究曲速引擎技術,曲速引擎就是一種利用空間翹曲(space warp)來作為引擎的推進系統,其原理就是將宇宙飛船周圍的時空高度扭曲,從而在時空中形成一條高速通道,使宇宙飛船獲得超越光速的能力。曲速引擎的雛形出現于1957年德國物理學家克哈德.海姆提出的「海姆理論」中,該理論試圖以一個六維時空的框架來調和量子力學與相對論之間的矛盾,遺憾的是,「海姆理論」提出后并未得到科學界的普遍認可。

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在1994年,曲速引擎的愛好者迎來了重大喜訊,墨西哥物理學家阿庫別瑞在廣義相對論的基礎上,提出了一個名為「阿庫別瑞度規」的時空數學模型,它可以用一種波動方式來使宇宙飛船前面的空間收縮、后面的空間擴張,從而驅動宇宙飛船持續前進。根據阿庫別瑞的描述,航行中宇宙飛船始終處于一個由扭曲時空形成「曲率泡」里,因為它相對周圍空間是處于靜止狀態,所以在航行時不會出現狹義相對論中的「鐘慢尺縮」、「質量增長」等效應,因此宇宙飛船不會受到光速的限制,也就是說,擁有曲速引擎的宇宙飛船可以無限地加速。不過現在人類的曲速引擎技術還處于起步階段,未來隨著人類科技的進步,說不定人類能夠實現這項技術,小編希望人類能夠早日實現自己的夢想,對此,大家有什麼想說的嗎?

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