安纳金那艘研究飞船,怎么还没飞出银河系
前几天晚上陪儿子拼乐高,他忽然抬头问我:“妈妈,安纳金开飞船那么厉害,为什么他们的研究飞船到现在还没飞出银河系啊?”我手上的零件差点掉地上——这小家伙把《星球大战》和现实新闻搅一块儿了,不过细想,这个问题还真问到点子上了。
银河系直径大约10万到18万光年,咱们地球所在的太阳系,离银河系边缘少说也有两三万光年,光都要跑两三万年,更别提人类目前最快的航天器了,1977年发射的旅行者1号,飞了四十多年,今年才算正式进入星际空间,可它连太阳系的边界奥尔特云都还没摸到边儿呢,要完全飞出太阳系,大概还得花上几万年。
| 航天器 | 最快速度(km/s) | 飞到比邻星耗时 |
| 旅行者1号 | 约17 | 约7万年 |
| 帕克太阳探测器 | 约192 | 约6600年 |
| 光速(理论上限) | 约30万 | 2年 |
你看这差距,一目了然,我用手指着平板上的数字给孩子看,他嘴巴张得老大。
银河系”这个尺度,跟我们平日想象的完全不是一个量级
人们常把“飞出太阳系”和“飞出银河系”混为一谈,太阳系只是银河系里几千亿个恒星系里的一个小不点,放在银河系的旋臂上,位置大概在猎户臂内侧,即便哪天人类技术突飞猛进,造出能达到光速百分之一的飞船,去最近的恒星串个门也要花上几十年,更别提跨越整个银河系了。
这让我想起物理学家费曼当年讲课的方式——如果你不能把一个概念讲给奶奶听明白,说明你自己还没真懂。现在教育孩子航天知识,也得有这个劲儿,孩子昨天还问我,为什么不去最近的比邻星探险,我说你骑车去隔壁城市都要半天,比邻星比那个远了好几百万亿倍,他歪着头想了想,说“那得多带点零食”,倒是把我逗笑了。
真正卡脖子的,其实还不是距离
速度问题是硬伤,但更难跨越的是物理规律本身的限制,爱因斯坦的狭义相对论早就告诉我们,有质量的物体越接近光速,所需能量就越大,达到光速本身需要无限能量,换句话说,光速就是宇宙给自己设定的速度上限。
眼下所有推进技术——化学火箭、离子推进、太阳帆——都还在“慢如蜗牛”的范围里打转,哪怕是科幻作品里常常提到的曲速引擎和虫洞穿越,目前也只是存在于广义相对论的数学解里,真要实现,得先解决“负能量”这种现在实验室里都抓不到影子的东西。
朋友在航天系统工作,有次饭局上他跟我吐槽,说现在公众对航天速度的理解偏差太大了,总觉得发个火箭就能去火星旅行,去了火星下一步就该出银河系了,其实他们内部看规划,未来五十年里能把人安全送到火星再带回来,就已经是了不起的成就。
但也别觉得扫兴
人类对宇宙的探索,从来不是靠速度快慢来定义价值的,四百多年前伽利略第一次把望远镜对准夜空的时候,大概也没想到后人能亲手把探测器送出太阳系,每一次小小的推进,都在拓宽认知的边界。
我后来跟儿子说,安纳金那些飞船虽然酷,但那是电影里的想象,真正的宇航员和工程师们,正在造一艘叫“星际探测器”的概念飞船,按照《星际探测器任务概念研究》里提到的设想,如果未来能突破光帆推进技术,或许能在五十年内飞出一千个天文单位的距离,去看看真正的星际介质长什么样。
孩子听完似懂非懂,又低头去拼他的千年隼了,我看着他毛茸茸的脑袋,忽然觉得,有时候人类探索宇宙的样子,大概就像小孩拼乐高吧——图纸上明明写着有几万步,他第一步还没搭稳,却已经在想象成品有多威风,那艘永远飞不出银河系的飞船,说不定正载着某个孩子的梦,在客厅的灯光下缓缓启航。