在我们居住的这个星球上,以“公里”为测量单位已足够应对日常生活中对距离的测量需求。比如说,如果我们沿着地球赤道跑一圈,所涉及的距离也不过是约4万公里。然而,当我们需要衡量太阳系内各天体间的距离时,使用公里为单位就显得不太方便了。因此,我们更常用“地球与太阳之间的平均距离”作为较大的计量单位,这个单位被称为“天文单位”(AU)。按照定义,1天文单位等于149597870.7公里,大约相当于1.5亿公里。
不过在描述宇宙中恒星之间的距离时,即使是天文单位也很不方便,所以我们就需要用一个更大的距离单位——光年。
我们常常听到某些恒星距离我们几百、几千甚至上万光年,这可能让我们误以为1光年并不遥远。但实际上,对于人类来说,1光年代表的是一个巨大的空间距离。那么,1光年究竟有多少公里呢?
根据定义,1光年是以真空中的光速直线前进一年所覆盖的距离,值得注意的是,这里的“年”指的是“儒略年”,这是天文学家们为了方便时间测量而使用的一个时间单位,1个“儒略年”为365.25天,1天为86400秒,共计31557600秒,已知真空中的光速是恒定的299792458米/秒,所以1光年的距离就是9460730472580800米,大约就是9.46万亿公里。
如果用汽车以每小时200公里的速度一直前进,那么我们需要花费约540万个“儒略年”的时间才能走完1光年的距离。
当然,汽车并非人造物中速度最快的工具。相比之下,人类发射的航天器拥有更高的速度。那么,目前人类最快的航天器飞越1光年需要多久时间呢?
截至目前,速度最快的航天器是由美国航空航天局(NASA)于2018年发射的“帕克太阳探测器”。根据NASA的数据,该探测器的峰值速度达到了大约每秒200公里,远超其他人类发射的航天器。
如果“帕克太阳探测器”以其峰值速度飞行,那么大约需要1499个“儒略年”才能完成1光年的旅程。虽然这个数字看起来并不离谱,但实际上,“帕克太阳探测器”之所以能够达到如此高的速度,很大程度上是因为太阳引力的加速作用。简而言之,随着它逐渐靠近太阳,其速度会不断提升。
通过这种方式获得的速度显然无法用于宇宙空间的长距离航行。因此,我们需要考察其他可能进行宇宙长距离旅行的航天器。
到目前为止,有五个航天器有望在未来离开太阳系,进入广袤的宇宙空间,分别是:“先驱者10号”、“先驱者11号”、“旅行者1号”、“旅行者2号”以及“新地平线号”。其中,“新地平线号”的起始速度最快,达到了16.26公里/秒。然而,由于太阳引力的减速效果,当它飞越冥王星时,速度已经降至每秒13.78公里,低于“旅行者1号”和“旅行者2号”。
在这些航天器中,“旅行者1号”的速度约为每秒17公里,比“旅行者2号”更快,飞行距离更远。因此,在所有可能进行宇宙长距离航行的航天器中,“旅行者1号”的速度最快。简单计算可知,以它的速度飞行1光年大约需要1.76万个“儒略年”,而且这个数字还未考虑到未来太阳引力对其速度的可能减慢影响。
通过以上的分析,我们可以清楚地认识到,1光年绝对是一个令人类感到绝望的巨大尺度。这也是人类在探索宇宙的过程中所面临的尴尬处境:仅太阳系的半径就约有1光年(以奥尔特云为界),而距离太阳系最近的比邻星更是远在4.22光年之外。
因此,若人类希望在浩瀚的宇宙中自由遨游,就必须开发更高速的航天器或寻找更为高效的航行方式,以便在相对较短的时间内跨越光年级别的宇宙空间。然而,问题来了:人类真的能做到吗?从目前的科技发展水平来看,即使将来某一天我们能实现这样的目标,也需要经历漫长且艰难的历程……
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