恒星际旅行
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简介
恒星际旅行是指航天器从一个恒星系统、单独的恒星或行星系统到另一个恒星系统的假想旅行。恒星际旅行预计将比行星际太空飞行困难得多,因为所涉及的距离的规模有很大的不同。太阳系中任何两颗行星之间的距离都小于30个天文单位(AU),而恒星通常相隔数十万个AU,导致这些距离通常以光年表示。由于这些距离的浩瀚,基于已知物理学的非代际星际旅行需要以高比例的光速进行;即使如此,旅行时间也会很长,至少几十年,也许是几千年或更长。
截至2022年,五艘无人驾驶的航天器,全部由美国发射和运营,已经达到了离开太阳系所需的逃逸速度,作为探索外星系部分的任务的一部分。因此,它们将继续无限期地在星际空间旅行。然而,它们在几十万年内不会接近另一颗恒星,在它们停止运行后很久(尽管在理论上,旅行者号的金唱片在飞船被地外文明收回的极不可能的情况下还可以播放)。
在人类的一生中,星际旅行所需要的速度远远超过目前的太空旅行方法所能提供的。即使有一个假设的完美高效的推进系统,按照今天的能源发展标准,与这些速度相对应的动能也是巨大的。此外,航天器在这种速度下与宇宙尘埃和气体的碰撞,对乘客和航天器本身都将是非常危险的。
已经提出了许多战略来处理这些问题,从携带整个社会和生态系统的巨型方舟,到微观的空间探测器。已经提出了许多不同的航天器推进系统,以使航天器达到所需的速度,包括核推进,光束推进,以及基于推测物理学的方法。
人类将需要克服相当大的技术和经济挑战,以实现载人和不载人的星际旅行。即使是最乐观的观点也预测,要达到这个里程碑还需要几十年的时间。然而,尽管有这些挑战,如果星际旅行成为现实,预计会有广泛的科学利益。
大多数星际旅行概念需要一个发达的空间物流系统,能够将数百万吨的货物运到建设/运营地点,而且大多数需要千兆瓦级的电力来建设或提供动力(如星际飞船或光帆型概念)。如果天基太阳能成为Earth/的能源组合的重要组成部分,这样的系统可以有机地增长。消费者对多瓦系统的需求将创造出必要的数百万吨/年的物流系统。
挑战
星际距离
太阳系中的行星之间的距离通常以天文单位(AU)来衡量,定义为太阳和地球之间的平均距离,约1.5×108公里(9300万英里)。金星,是离地球最近的行星,(最近的时候)距离为0.28AU。海王星,离太阳最远的行星,距离为29.8AU。截至2022年9月20日,旅行者1号,离地球最远的人造物体,距离157AU。
最近的已知恒星,半人马座,大约在268,332AU之外,或比海王星远9,000多倍。
正因为如此,恒星之间的距离通常用光年(定义为光在真空中在一个朱利安年内所行进的距离)或准秒(一个准秒为3.26里,恒星视差正好为1角秒的距离,因此得名)来表示。光在真空中的速度约为每秒300,000公里(186,000英里),因此1光年约为9.461×1012公里(5.879万亿英里)或63,241AU。因此,半人马座距离地球大约有4.243光年。
了解星际距离的浩瀚性的另一种方法是通过缩放。
![恒星际旅行](http://map.s-jl.com/wp-content/uploads/sites/14/2024/09/20240928001342-66f74a3648e86.png)
离太阳最近的恒星之一,半人马座阿尔法星A(一颗类似太阳的恒星,是半人马座的两个同伴之一),可以通过将地球与太阳的距离缩小到一米(3.28英尺)来描绘。按照这个比例,到半人马座α星的距离将是276公里(171英里)。
迄今为止派出的最快的外向型航天器,旅行者1号,在30年内已经覆盖了1/600光年,目前正以1/18,000的光速移动。按照这个速度,前往半人马座的旅程将需要8万年。
所需能量
造成困难的一个重要因素是必须提供能量以获得合理的旅行时间。