人類有沒有被困在太陽系?未來能飛出去嗎?


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人類有沒有被困在太陽系?未來能飛出去嗎?

人類嚮往宇宙浩瀚的空間,我們不想一生只停留在地球大氣層之內,因為我們深知地球不可能一直是生命的樂土。

總有一天地球將不再適合人類,甚至是任何生命的生存,原因有很多,包括:環境惡化、資源枯竭、無法抗拒的災難,如超級火山爆發、小行星撞擊、太陽耀斑爆發、太陽壽終正寢等等;

這些事件都會影響地球生態環境,給生命造成致命的傷害。尤其是環境惡化首當其衝,現在有科學家認為,地球已經在12000年前進入了第六次生物大滅絕之中;

這個時間點剛好是人類進入農耕時代以後,現在由人類造成的地球生物滅絕率已經遠遠地超過了本底滅絕率,人類導致的生物加速滅絕使得我們認識到了保護環境的重要性。

這就是為什麼近些年來我們寧可犧牲經濟利益也要保住綠水青山,但是人類只要發展就會對環境造成破壞,這一點無解,因此我們只能盡力延緩地球環境的惡化,為我們實現星際移民爭取更多的發展時間。

這就是從上世紀開始,人類進入太空的一項主要目的,除了了解宇宙、尋找地外生命,我們還在為人類尋找另外一個棲息地。

我們要把雞蛋放在兩個籃子裡,這樣才保險。但是當人類進入太空以後,我們才慢慢地發現,太空環境對人類來說十分不友好。

在地球上有大氣層、有地球磁場、有重力的保護,我們人類生活的悠然自得,但是進入太空就完全是另外一回事了,那里基本真空、寒冷、無重力,人類直接暴露在這樣的環境會直接死於肺破裂,然後輕微膨脹,凍結死亡,活不過12秒。

所以我們需要穿特製的保護裝備:宇航服,為我們提供類似地球的大氣環境和溫度,人類才得以在太空中行走。

但是起初我們都忽視了在宇宙中還有另外一種傷害:電離輻射,在地球上大氣中的臭氧層為我們吸收了有害的紫外線,磁場為我們阻擋了帶電離子;

但是在太空中這些攜帶高能量的粒子(電子、質子、氦3)會從太陽表面噴射出來,我們稱為太陽風,這些帶電粒子直接撞擊到我們身體上,並且穿透人體,發生電磁相互作用,給人體細胞,甚至是在分子層面上造成傷害,嚴重的會導致DNA片段發生斷裂。

而這些電離輻射我們現在根本沒有有效的辦法阻擋,什麼航天服,太空倉都會直接被這些帶電粒子穿透(只能阻擋一部分),所以說現在的航天員進入太空以後都會遭受到過量的輻射;

例如在國際空間站中的宇航員每天接受的輻射劑量相當於一個人在地球表面接受輻射量的300多倍。為了保證宇航員在整個太空期間接受的輻射不超過人體承受的標準,因此國際空間站中的宇航員每半年就要輪換班回地球表面修養。

所以說我們人類想要在太空中永久的生存,就必須解決太空輻射的問題,例如我們未來建立火星基地,肯定要考慮月球表面輻射的問題。

因為月球表面每小時的輻射劑量是地球表面的200倍,所以一個人最多只能在月球上暴露2個月,如果要長期在月球生存,就需要在基地表面覆蓋一層厚厚的防輻射層。

縱觀整個太陽系中的所有行星,目前只有火星具備被人類改造的可能,所以在太陽系中只有火星是下一個人類放雞蛋的籃子。

但是並不是完美的,它現在的不僅有輻射危害,而且環境還相當惡劣,而且我們現在並沒有找到一個可行的辦法去改善火星環境,埃隆·馬斯克甚至想用一萬顆核彈先炸火星,讓火星產生足夠的溫室氣體,然後升溫讓火星宜居。

這個辦法是否可行,目前未知,很多人認為馬斯克的想法很瘋狂,並不切實際。未來要是太陽壽終正寢火星依然無法生存。

所以人類總是要走出太陽系,去往更廣闊的星際空間,在銀河系中尋找下一個宜居星球。

那麼太陽系之外呢?人類能否找到第二個放雞蛋的籃子?

自上世紀人類發現第一顆系外行星以來,開普勒衛星和TISS衛星目前已經發現了不低於4500顆系外行星,在這些系外行星中有大約55顆行星不僅屬於岩石星球,而且和地球質量相當,並且處在宜居帶內,這些行星適宜生存。

那麼人類能離開太陽系,達到這些星球嗎?

有兩個問題需要解決,首先是旅行速度問題。人類目前飛行最遠的探測器是旅行者1號,已經飛到了222億公里之外,它的旅行速度達到了17公里/秒。

這個速度是人類航天器達到的最快速度,但是按照這個速度要想飛出太陽系,也就是達到奧爾特雲邊緣,至少需要30000年的時間,想要達到4.2光年外的比鄰星至少需要7萬年的時間。

這樣的時間尺度對人類來說太長了,比鄰星周圍有一顆岩石行星叫比鄰星B,它的質量是地球的1.5倍,而且處在宜居帶內,科學家認為這顆行星上有液態水的存在,適合生命生存。

如果人類未來想要去比鄰星,那這個時間尺度對飛船上的人來說簡直就是災難。

那人類有沒有辦法提高速度呢?

未來的離子推進器可以給飛船提供長時間的動力,有望能將探測器的速度提升到30萬公里/小時,如果在加上太陽系行星的引力彈弓效應,可以讓探測器速度接近100萬公里/小時。

核動力推進器可以提供更強,更持久的推力,可以讓探測器速度達到2000萬公里/小時。這樣我們去往比鄰星大約只需要130年的時間。

這個時間人類還勉強可以接受,但是宇宙浩瀚,僅僅銀河係就有10萬光年寬,這對人類來說簡直就是一個天文數字。

除了速度的限制以外,人類也無法在星際空間中旅行。

因為2013年旅行者1號到達太陽風層頂的時候,探測到太陽風粒子減少、停滯,而星際空間中的高能宇宙射線卻在增強,星際物質密度在增加,由於太陽系在銀河系中狂奔,在星際物質中穿梭,因此在太陽風層頂上還形成了密度極高的激波面。

星際物質密度的增加,以及宇宙高能射線的增強,預示著人類在星際空間中旅行相當危險,曾經發表的一篇論文《相對論星際飛行的輻射危害》就為我們揭示了,當人類在星際空間中飛行速度過快,甚至接近光速的時候,那麼其中的物質粒子對飛船來說將是致命的傷害;

而且充滿宇宙空間的高能質子,比太陽風所攜帶的能量還要大,這些高能質子一般誕生於黑洞物質噴流、 超新星爆發、中子星碰撞等一些更高的能量事件,速度基本上與光速相差無幾,它們的穿透力更強,電離輻射的危害更大,所以星際空間對人類來說簡直就是一個災難場所。

這樣的發現告訴我們,人類想要直接乘坐宇宙飛船進行星際旅行是不可能的,首先速度提不上來,就算以光速飛行,跨越銀河係也得10萬年。

就算有了速度,可星際空間中的物質塵埃對高速飛船來說也像子彈一樣具有毀滅性,就算你的船堅固,堅不可破,那麼充滿星際空間中的高能射線也足以殺死任何人。

從這些方面來說,人類好像被徹底困在了太陽系,我們只能在太陽系內活動。因為太陽風為我們抵擋了大部分的宇宙射線和塵埃。

要是離開了太陽系,人類將進入一個完全不受保護的空間中,這對人類來說將是一場災難。