宇宙6大速度,人类仅仅达到第三,达到第六便可以飞到宇宙边缘?
2022-02-07 13:46:11 | 来源:http://www.wosku.com | 投稿:baidu | 编辑:baidu

原标题:宇宙6大速度,人类仅仅达到第三,达到第六便可以飞到宇宙边缘?

  在两百多年前,人类科技刚出现没多久的时候,人类对速度还没有准确的认识,那时候他们认为世界上速度最快的就是天上飞着的小鸟,但是对于人类本身的速度,以前的人

  很是缺乏相应的想象力

  。

  在1885年第一辆三轮汽车制造出来之前,人类的最快移动速度是通过

  骑马

  达到的,而马车的速度能够

  达到平均每小时三十公里左右

  。

  

  汽车

  发明了之后,人类只要一踩油门,就能轻松达到四五十公里的时速,但是当时人们对于速度的认知还是不够准确。

  虽然当时的蒸气火车已经能达到时速六十公里,但是人们还是认为在汽车没有挡风设备的前提下,

  时速如果达到六十公里,人类会被空气的压力压到窒息而亡

  。

  直到现在我们日常使用的汽车

  已经能达到时速120公里

  ,飞机能分分钟

  超音速,冲出音障

  ,甚至我们的火箭已经能够

  冲出地球前往太空

  了。

  

  重力如何限制人类探索太空?

  飞上天空一直都是以前人类的美好幻想之一,毕竟他们的认知中会飞的鸟儿永远都是自由的代表。

  但是因为

  重力与引力

  的存在,人类在很长一段时间内都无法实现飞行这个愿望,为此许多甚至

  付出了生命的代价

  。

  比如明朝有一位叫做

  万户

  的人,为了实现飞天梦,自制了47个火箭绑在椅子上,想要借助火箭的推力升上天空,但是

  火箭却直接爆炸

  ,万户为了实现自己的梦想而

  献出生命

  。

  

  其实万户的思路是很正确的,只是当时的材料

  无法支撑这么强大的反推力

  ,而且万户也没有事先做好安全验证工作,才导致这一悲剧发生。

  仅仅凭借我们最朴素的感觉,我们都应该能意识到,

  想要离开重力的束缚,就一定要达到一定的速度

  ,我们用力跳起,也只能跳起来一两米然后就会被拉回地面,所以必须要用更加大的力气起跳,换言之就是要有更大的速度。

  大家可以想象一下,在一个高高的山峰上用尽全力扔一块石头,这块石头是不是会在我们力气的作用下

  移动一段距离

  ,然后在重力和初速度的作用下

  以弧线的轨迹往下坠落

  。

  

  如果扔石头的力气大一些,那么平移的这段距离是否就会更长呢?比如我们拉来一台大炮,我国的

  203毫米加榴炮

  ,射程就能达到

  四十公里以上

  ,炮弹初速度能达到

  933米每秒

  ,这已经是

  两倍多的音速

  了。

  那么这样的一颗炮弹往前平移的距离在强大爆破力的作用下,速度更快,平移距离更远,但

  最终还是会落在地面上

  。

  这时候大家应该已经想到了,

  如果物体飞行的初速度一直提升,那么这个物体将会一直围绕着地球旋转不会掉落下来

  。

  科学家们很早就将这个初速度计算出来了,只要能够

  达到7.9公里每秒的速度

  ,就能

  摆脱地球重力的牵引作用

  ,并将其命名为

  宇宙第一速度

  ,也叫

  地球环绕速度

  。

  

  宇宙六大速度

  当然,有宇宙第一速度,就会有第二、第三速度,实际上宇宙速度一共有

  六个档次

  ,相信有不少人对此都不甚了解。

  宇宙第一速度,就是7.9公里每秒,这个速度比音速快23倍

  ,其实已经远远超过我们正常认知中的速度,那些我们耳熟能详的顶级战斗机,它们的速度也才一两倍音速,偏重于速度的试验机最高也仅能达到

  七倍音速

  左右。

  

  前文说到这个速度也被称为环绕速度,是因为只要能够达到这个速度,就能在地球的上空围绕它旋转。当然如果在

  大气层

  中就算能达到这么快的速度,也会

  被空气阻力减速甚至会在与空气摩擦的时候被加热点燃

  ,所以人造卫星和太空站都

  必须停留在大气层十分稀薄的太空之中

  。

  围绕着地球环绕,实际上依旧没有摆脱地球重力的控制,所以想要离开地球重力的范围,就必须达到更快的速度,所以

  第二宇宙速度就出现了

  。

  11.2公里每秒,这个速度并没有比第一宇宙速度快多少,但依旧是一个难以想象的速度,西湖的宽度约为2.8公里,我们必须

  在一秒钟之内跨越四个西湖

  ,一般人是无法想象这个速度到底有多快。

  

  因为我们生活中根本无法接触到速度如此之快的物体,所有剩下的宇宙速度对我们而言,不过是数字的增加而已。

  第三宇宙速度是16.7公里,这是人类目前能够做到的极限

  ,达到这个速度就可以

  摆脱太阳重力的束缚

  ,如果速度没能达到这么快,就只会往太阳方向掉落而去。

  第四宇宙速度

  其实目前科学家们也是无法确定的,因为第四宇宙速度实际上是

  逃离银河系重力束缚的速度

  ,但我们对银河系的质量估算并不精准,质量是影响重力的根本因素,

  质量越大重力越大,所需要的逃逸速度也就越大

  。

  

  根据推算,由于我们是在太阳系出发,所以相对于银河系中心的超级黑洞,本身就具有一定的初速度,但即便如此我们依旧需要

  将速度提升到110~525公里每秒,才有可能往银河系的外围前进

  。

  第五宇宙速度则是需要逃离星系群,我们所处的星系群为

  “本星系群”

  ,包括银河系在内,拥有

  超过五十个星系

  ,这些星系因为重力的原因聚在一起,而这些物质产生的重力又影响着整个星系群,所以第五宇宙速度起码要达到

  1500~2250公里每秒

  ,这个速度已经接近

  百分之一光速

  了。

  

  星系群之外还有超星系群,

  超星系群的直径约为2亿光年,是“本星系群”的二十倍

  。数个星系群聚集在一起,这些物质产生的重力让我们几乎无法离开这片区域。

  有科学家认为,我们需要

  达到光速才有可能完全摆脱这些引力的束缚,达到第六宇宙速度,前往更加遥远的星际,甚至抵达“宇宙”的边缘

  。

  

  人类目前能达到的宇宙第三速度

  目前速度最快的飞行器是2006年发射的新视野号

  ,在多级火箭的推动下,其在离开地球时速度已经达到

  16.2公里每秒

  ,这个速度已经

  可以算是达到第三宇宙速度

  了。

  

  在进入宇宙空间后,飞船本身

  无法携带太多的燃料

  ,所以飞船基本是靠一开始获得的初速度运动的,只是可以

  依靠本身自带的核能电池用以调整飞船行进方向和轨迹

  ,所以飞船必须在地球以外获得更快的加速度。

  这个加速的方法很简单,那就是进入木星、土星这些质量远超地球的行星范围内,

  借助它们强大的重力,为飞船增加速度

  。

  这个加速方法叫做

  重力助推

  ,主要是让飞船飞掠过行星运动轨迹的后方,然后

  被行星的重力所捕捉

  ,接着飞船借助行星围绕太阳公转的速度被往前带了一段距离,获得了

  加速

  。

  

  形象点来说,其实就是一个人抓住从马车上垂下来的绳子,被拉着往前走了一段路,速度变快后又把手松开。

  目前人类依旧十分依赖重力助推的方式对飞船进行加速度,根本原因在于,

  我们人类现阶段并没有十分适合在太空加速的技术

  。

  火箭推进需要大量的燃料,而这些燃料的重量太重,基本无法将其送到太空中,我们熟知的火箭中,

  有90%的重量都是燃料

  ,除此之外还有火箭外壳和发动机的重量,

  飞船的重量只能占到5%以下

  。

  

  所以如果推进方式没有质的飞跃,

  现阶段人类的太空投送能力就已经接近极限了

  ,这也意味着飞船在太空中将会

  很难获得明显的加速

  。

  当然,现在科学家们也研发出了

  电离子推进器

  ,这是一种只需要少量燃料就能燃烧许久的发动机,缺点只在于,这种发动机的推进力量很低,

  只能推动一张A4纸

  ,大概就相当于我们用嘴吹气产生的推力了吧。

  但是电离子推进器却是

  十分适合太空航行

  ,因为它所产生的加速度是可以一直积累下去的,配合上

  燃料轻便、燃烧效率高、时间长

  的特点,电离子推进器能在太空

  源源不断地为飞船提供推进力

  。

  

  比如日本发射的

  隼鸟号飞船

  ,就是装载了这种发动机,在飞船化学发动机全部损坏的情况下,依旧能

  顺利运行

  ,支撑着隼鸟号长达4年的太空探索,在这数年间,这个发动机为飞船

  累计增加了1.4公里每秒的加速度

  。

  速度限制的绝望

  随着科技的发展,人类在深空领域的加速能力也会随之增长,现在我们已经能

  将无人飞船送出太阳系

  。

  继续发展下去,相信达到第四甚至第五宇宙速度都是有可能的,但令人绝望的是,

  人类似乎永远都无法突破光速的限制,

  我们也许会

  被永远禁锢在直径2亿光年的超星系群中

  了。

  

  第五宇宙速度也才百分之一的光速,而目前科学家们正在

  努力研发出可控核聚变

  ,只要研发成功,在核聚变超高的能量利用效率上看,我们是有希望达到这个速度的,届时在宇宙中以数千公里每秒的速度穿行并不是没有可能。

  但是比起脱离重力束缚的速度,宇宙的空旷才是真正让人感到绝望的事情。太阳系的半径能达到十几光时,旅行者一号、二号、新视野号这些飞船虽然达到宇宙第三速度了,但仍然

  需要三四十年才能到达太阳系的边界

  。

  以第四宇宙速度前进,就算是500公里每秒,想要穿越这个半径52850光年的银河系,就需要

  花三千多万年

  ,如此漫长的时间

  足够摧毁任何一台飞船

  。

  

  即便是能够达到光速,我们也依旧

  需要五万两千年才能离开银河系

  ,更何况拥有质量的物质根本就没有超越光速的可能性。

  结语

  所以现在的人类表面上看是被速度限制在宇宙中,实际上,即便我们能达到相应的速度,我们也

  没有足够的时间前往更加遥远的距离探索

  。

  但是我们并不必为这个坏消息感到沮丧,因为科技一直都在发展的道路上,我们的知识受到现在的技术水平所限制。

  现在的我们无法想象如何实现超越光速跨越广阔的宇宙空间,但在未来,也许我们可以发明出传送门这样的黑科技,所以我们需要

  脚踏实地一步步解决眼前的问题

  ,最终所有的问题都有可能获得答案的。

  

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