书城童书天文地理奥秘
4876800000019

第19章 太阳系奥秘(4)

如何在一个科学家的有生之年完成太阳系外的探险呢?这时飞船应该达到每秒几百千米的速度,而目前最快的飞船只能达到这速度的十分之一。现行的飞船之所以行动迟缓,根本原因在于它们仅靠化学火箭在其飞行的头几分钟里加速,冲出大气层后的航程完全依赖惯性滑行,充其量在路过大行星时靠其引加。 想太外的,动是键。

目前“旅行者号”和“先驱者号”探测船已经飞越了海王星轨道,成为离地球最远的探测器。为了达到这一目标,科学家花费了十几年的时间,其间还不断利用大行星的引力加速(称为“引力跳板”技术)。而且从一开始,它们就是用最强大的化学火箭(“土星号”)发射的。

下面的方法是科学家想到的飞越太阳系到达其他恒星的方法。其中有一些现在就可以实现,而另一些也许永远只能停留在设想阶段。

核动力火箭

20世纪50年代,随着和平利用原子能的呼声日益高涨,原子火箭发动机应运而生。法国人设计了以水为工作物质的原子能火箭,它靠核反应堆产生的热量将水汽化,高速喷射出的水蒸气能使星际飞船逐渐加速。火箭要喷出5000吨的水才能在50年内把飞船送往最近的恒星一比邻星(距地球4.22光年)。

—10%,有效载荷仅占1%;而原但有效载荷可占总质量的5%?8%。以氘为燃料的核聚变火箭,排气速度可达15000千米/秒,足以在几十年内把宇宙飞船送到另U的恒星。

聚变比裂变放出更大的能量。在一个核聚变推进系统中理论上每千克燃料能够产生100万亿焦耳能量一比普通化学火箭的能量密度高一千万倍。核聚变反应将产生大量高能粒子。用电磁场约束这些粒子,使之向指定方向喷射,飞船就可以高速前进了。为安全起见,核飞船至少应在近地轨道组装。为利用月球上丰富的氦资源,月球也是理想的组装发射地。此外也可以在拉格朗日。

一般化学火箭的结构质量占总质量的6%子能火箭的结构质量占总质量的12%?15%,(此点处的物体在绕地球运转的同时保持与月球相对距离不变)处进行组装,原材料从月球上用电磁推进系统发送。

光帆

就像中国古代的纸鸢无法和现在的超音速飞机同日而语,今人设想的喷射式推进系统也不能和未来实际的星际飞船相提并论。但相对于核动力火箭来说,以下几种进人太空的方法更有可能在未来的星际飞行中使用。

15世纪地理大发现时期,西欧的水手们扬帆远航,驶向传说中的大陆。未来的星际航行恐怕还要借助“帆”这种古老的工具,只不过驱动“太空帆”的不是气流而是光。早在12世纪20年代,物理学家就已证明电磁波对实物具有压力效应。1984年,科学家提出,实现长期太空飞行的最佳方法是向一个大型薄帆发射大功率激光。这种帆被称为“光帆”。它采用圆盘状布局,直径达3.6千米,帆面材料为纯铝,无任何支撑结构,其最大飞行速度可达到光速的1/10。在搭载1吨的有效载荷时,飞抵半人马座的星仅需40年或更少的时间。以这个速度,太空船可以在两天内从太阳飞到冥王星,但要是飞越另一个太阳系并对其进行考察,这速度显然太低了。

为了进行详细的考察,可以采用“加速一减速”的飞行方案。这时光帆直径取100千米,使用功率为7.2X1012瓦的激光器向它发射激光。在减速阶段,将有一个类似减速伞的小型光帆被释放出来,它把大部分激光向飞船的前进方向反射,以达到制动的目的。

虽然对技术和经济要求较高,但较其他形式的星际飞船而言,光帆是在技术和经济上最容易实现的方案。根据估算,在使用金属铍作为帆面材料时,飞到半人马座星的总费用为66.3亿美元,这只相当于阿波罗计划投资的1/4。

人工时空隧道

不少科幻影片(如《星球大战》)中都有这样的镜头,随着船长一声令下,结构复杂的引擎开始工作,接着宇宙飞船便消失于群星中,几乎就在同时,它完好地出现在遥远的目的地……现代物理学证明,这看似荒诞的场景是可以发生的。

现代物理学(时空场共振理论)认为,时间是能量在时空中高频振荡的结果,宇宙间各时空点的性质取决于该点电磁场的结构特性。

该理论认为宇宙中各时空点有其确定的能量流动特性,它可以用一组谐波来描述。若用人工方法产生一定的谐波结构,使它与远距离某时空点的谐波结构特性相同,则两者就会产生共振,形成一个时空隧道,飞行器可以循着这个时空隧道在瞬间至U达宇宙的另一位置。

实施这一方案的关键是飞船必须能产生适当的能量形态,以满足选定时空点的结构。

通过“虫洞”的星际航行

还有一种名为“虫洞”的奇异天体,它是连接空间两点的时空短程线。科学家认为,通过“虫洞”可以实现物质的瞬间转移。用这种方法进行的星际航行可以完全不考虑相对论效应。遗憾的是这种理论上应该存在的“空间桥梁”至今还没有发现。

无疑,无论哪种方法离现实都有一定的距离,但它们在技术上并不是不可行的。无论困难多大,人类探索未知领域的天性不会改变。可以设想,人类最终迈出太阳系摇篮,飞向星际的日子不会太远了。

万物生长靠太阳,太阳是人类生命的源泉。没有太阳就不会有人类,这是人类的共识。科学家说太阳还能照耀50亿年。50亿年之后呢?々果没有太阳,人类还会存在吗?难道太阳熄灭就是人类的末日吗?我们想,那时就要看那时人类的生存智慧了。

太阳,每天赐给我们光明,并且从很远的地方给我们送来温暖。因为有了它,地球才充满生机。可以说,太阳是我们生命的源泉。

太阳是银河系里离我们最近的恒星,这颗最近的恒星相距我们1.5亿千米,这样长的距离,如果是时速1400千米的超音速飞机,也要连续飞12年才能到达;如果乘坐时速200千米的高速列车,需要花86年时间。也就是说,一个婴坐上这趟列车的话,到达太阳时也只能安度晚年了;如果是步行,即使日夜兼程,也要走上4000年。光速是很快的,每秒即30万千米,可以绕地球7.5周,但是光从太阳目里照射到地球也需要8分19秒。

如此遥远的太阳,对地球这颗行星来说却是近远适中的。々果近若金星,表面温度灼热惊人,海洋都会蒸发得滴水不剩;如果远如冥王星,只是一片冻僵的世界,无论如何也不可能成为现在的地球,不可能有生命的出现,不可能有生机盎然的世界。

地球每分钟在每平方厘米的土地上能得到太阳输送的2卡路里的热量,对整个地球来说,每分钟太阳放出相当于燃烧4亿吨煤的热量。而这么多的热量,仅仅是地球表面得到的,它只占太阳辐射出的总能量的二十二亿分之一,即使是这样,这些热量也比世界的发电量高出好几万倍。在盛夏季节,炽热的太阳还是令人望而生畏,人们会想方设法来避暑。

奥地利物理学家斯特凡总结出辐射和温度的关系,从而得知太阳表面温度达5500C,太阳中心可高达1500万°C,真令人难以想象。英国天文学家金斯是这样说明高温的惊人程度的:如果在太阳中心取别针大小的一块放在地球上来,那么站在地球150千米远的人都不能幸免于难,他会被烧死。

这样炽热的天体简直像团燃烧的火球,然而是什么东西可以旷日持久地燃烧达50亿年呢?据科学家推测,太阳寿命约100亿年,现在正处于中年时期,也就是说太阳光耀地照射了50亿年,并还将一如既往地照耀50亿年。

太阳是否有伴星

自从科学家通过先计算后观测的方法发现海王星之后,也想用这种方法去发现太阳的附近有没有新的星球,因为唯有如此,天文学中的一些矛盾现象才期性。

该伴星推断其公转周期为2600万年,在经过奥尔特云带时,干扰了彗星的轨道,使数以百万计的彗星进人内太阳系,从而增加了与地球发生碰撞的机会。

现时,尚未有证据证明太阳存在伴星,也使得地球的周期性大灭绝原因受争论。

Matese和Whitman则指出,周期性大灭绝的原因并不一定是太阳存在伴星,并提出可能是因为太阳系在银河系平面上下摆动,并会摄动奥尔特云,其影响与伴星存在的假设相似,但其上下摆动周期仍有待观测。

在天文学上,一般把围绕一个公共重心互相作环绕运动的两颗恒星称为物理双星;把看起来靠得很近,实际上相距很远、互为独立(不作互相绕转运动)的两颗恒星称为光学双星。

光学双星没有什么研究

可以得到合理的解释。到底有没有?能不能发现呢?

太阳伴星是人们假设出来的一颗红矮星或棕矮星,距离太阳50000+100000个天文单位,并以“复仇女神”的名字来命名。

太阳可能存在伴星的理论最先由Richard.A.Muller提出,因为他发现地球上出现大灭绝的时间是有周期性的,他提出每隔约2600万年有一次,去试图解释大灭绝的周究意义。物理双星是唯一能直接求得质量的恒星’是恒星世界中很普遍的现象。一般认为,双星和聚星(3—10颗恒星组成的恒星系统)占恒星总数的一半多。太阳作为一颗较典型的恒星,它是否也有自己的伴侣一伴星呢?或者说,它是否也属于一种比较特殊的物理双星呢?近几年来,这是科学家非常关心的问题,这个问题是由地球上物种灭绝问题提起来的。

仰望浩瀚无垠的星空,人类从来没有停止对星海的探秘,本章将带你揭示宇宙过去、现在、未来之玄妙,解开恒星、行星时间空间之谜团。