人类有无可能离开银河系?
虽然我们对于银河系来说太过渺小,但随着科技的发展,完全是可以的。其实我们主要需要一张星空航海图、一艘够坚固的船、一个绝佳的时机和足够的寿命。
首先来了解下“逃逸速度”所谓“逃逸速度”是指摆脱一个天体的引力束缚,飞离天体所需要的最小速度,因为与天体的引力(重力场)有关,所以质量越大的天体“逃离速度”也就越大。
而计算逃逸速度的公式为:v= √( 2GM/R)
G是万有引力常数6.754×10^-11N·m²/kg²(目前公认的卡文迪许修正值)
M是天体的质量
R是天体的半径
目前计算出地球的“逃逸速度”是11.2km/s。
既然要飞出银河系,离开银河系的“逃逸速度”是多少呢?
其实科学家早就计算过,这个速度被称之为第四宇宙速度。如果地球上的物体要想飞离银行系,初速度至少需要达到110~120km/s(因为不清楚银河系的具体大小与质量,这只是个大概估算)。
而目前地球上还没有任何航天器能达到这个速度。是不是很绝望?
但这个速度实际上是指在银河系内绝大部分地方所需要的航行速度,而且如果能利用好太阳的线速度和地球的线速度,这个初始速度可以降低到82km/s。
这似乎是目前理论上能得出的最小速度了。
虽然这速度还是让人绝望,但如果最大化利用好“引力弹弓效应”或许就能飞出银河系。虽然说,速度是决定能否飞离银河系的决定因素,但提升速度的办法有很多,并不一定就必须是加大航天器的输出功率来提升飞行速度。
就好比在古代要想横渡大洋,单靠划桨肯定是不行的,但借助风力就可以办到。引力就像是宇宙海洋里肆虐的风,“引力弹弓效应”就是在宇宙中“借风出行”。
引力弹弓指的就是利用天体的重力场来给太空飞行器加速,将它甩向下一个目标。也就是说,在太空中飞行主要的动力都是来源于引力,飞行器自带的推进器只需用来改变方向与调整角度,保证在利用引力加速的过程中不被“引力锁定”。
目前人类利用“引力弹弓效应”最远的一次宇宙探索,就是旅行者一号,已成功飞出太阳系。
上世纪70年代,科学家敏锐地注意到九大行星中,木星、土星、天王星和海王星正在向太阳系同一侧靠拢,这种罕见的行星排布176年才会出现一次。
如果利用行星引力作为跳板,就可以依次拜访太阳系的几位行星巨头,做一次深度的宇宙探险访问。
于是NASA推出了“壮丽旅程(Grand Tour)”计划,旅行者二号和旅行者一号相继升空,借助“引力弹弓效应”旅行者们已越飞越远。
同理,如果我们能了解银河系内的天体的运行轨迹,同样能以一个恰当的时机,利用“引力弹弓效应”逐步借力达到飞出银河系的速度,就有可能飞出银河系。
总结一下飞出银河系可能是人类的终极梦想,但重点其实不是飞出银河系,而是能做到星系穿越,那时人类或许才是真正的强大了。