上世纪70年代,木星、土星、天王星和海王星所在的位置,基本上排列在一条特定的弧线上,这种排列就使得单艘探测飞船可以一次性地“拜访”太阳系已知的所有巨行星,而在此过程中,飞船还能连续借助这些巨行星的“引力弹弓”为自己提供额外的动力,从而大幅降低燃料的需求。

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所以NASA在1977年发射了“旅行者1号”和“旅行者2号”两艘探测飞船,按照预定计划,它们都应该连续探测木星、土星、天王星和海王星,但在1980年的时候,情况却发生了变化。

当时科学家发现,土星的一颗天然卫星——“土卫六”,存在着浓密大气层,于是临时决定让“旅行者1号”去对其进行抵近观测,但由于在那个时候,“土卫六”位于黄道面的“下方”,因此“旅行者1号”在飞越了“土卫六”之后,就只能利用土星的“引力弹弓”向黄道面的“斜上方”飞去。

这样的机动,就使得“旅行者1号”无法按原计划去探测天王星和海王星,但也让它具备了比原计划更快的速度。

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与之相比,由于“旅行者2号”需要精确地控制方向,将自己“瞄准”天王星和海王星,因此它在利用土星的“引力弹弓”时,就牺牲了一部分用于加速的潜力,其速度就要慢一些,飞行轨迹也要“绕”一些,如此一来,“旅行者1号”就飞得更远。

时至今日,这两艘飞船已经在太空中飞了长达48年的时间,其中的“旅行者1号”更是成为了距离地球最远的飞船。

根据来自NASA的实时数据,目前“旅行者1号”与地球的距离已经有大约254亿公里,对于我们人类来讲,这是一个了不起的成就,然而从另一方面来讲,这艘飞得最远的飞船,却告诉帮助我们发现一个残酷的事实:人类被困在太阳系中。何出此言呢?我们可以先来看张图。

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上图中的第1部分表示的是以木星轨道为界的太阳系中心地带,第2部分扩大到了冥王星轨道,第3部分扩大到了小行星“塞德娜”(Sedna)的轨道,第4部分最外侧的蓝色环状结构,表示的是“奥尔特云”(Oort Cloud)的内侧边缘。

要知道“塞德娜”的轨道是一个狭长的椭圆形,其远日点与太阳的距离约为937个天文单位,换算下来大约是1400亿公里,也就是说,在飞了48年后,“旅行者1号”离飞出这个范围的目标仍然非常遥远。

重要的是,“奥尔特云”才是太阳系真正意义上的边界,只有飞出了这里,才可以算是飞出了太阳系,简单来讲,“奥尔特云”是一个包裹着太阳系的空心球状云团,由大量的冰质天体构成,根据科学家的估算,其半径大约有1光年。

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1光年大约是9.46万亿公里,而“旅行者1号”的当前速度大约为17公里/秒,简单计算一下可知,以这样的速度,就算不考虑太阳引力的减速作用,“旅行者1号”也需要大约1.76万年的时间才能飞完1光年的距离。

可能有人会认为,“旅行者1号”是人类几十年前的产物,现在的宇宙飞船应该比它快得多,然而事实却并非如此。实际上,与几十年前相比,人类现在的航天推进技术并没有什么突破性的进展。

举个例子,本世纪发射的“新地平线号”,是人类目前发射起始速度最高的探测飞船(速度约16.26公里/秒),它也有望在遥远的未来飞出太阳系。

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但由于“新地平线号”并没有像“旅行者1号”那样连续借助木星和土星的“引力弹弓”为自己大幅加速,因此在飞越冥王星时,其速度就因为太阳引力的减速作用降至大约13.78公里/秒,已经大幅低于“旅行者1号”的当前速度了。

科学家普遍认为,只有以核聚变为动力的航天推进技术实现了,才能大幅提升人类宇宙飞船的航行速度,到那个时候,人类才有实力去考虑如何飞出太阳系。

但从实际情况来看,想要实现这个目标,还需要极为漫长的时间,毕竟人类连可控核聚变技术都还没有真正实现,就更不用说将其小型化到可以在宇宙飞船上使用了。

至于像“曲率引擎”这样的能在短时间内跨越遥远距离的技术,即使从理论上来讲,能不能行得通现在都还没有确定的答案。

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所以在可以展望的未来里,“旅行者1号”都将是距离地球最远的飞船,而即使是这艘飞船,想要飞出太阳系也需要极为漫长的时间。这就清楚地告诉了我们一个残酷的事实,在航天推进技术出现突破性的进展之前,人类都将被困在太阳系中。

宇宙那么大,与之相比,太阳系渺小得犹如一粒沙子,然而即使是“小小”的太阳系,人类在可见的未来里也无法出去。人类文明应该如何在宇宙中发展?这是一个值得我们深思的问题。