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225亿公里外,旅行者一号突然减速,人类被困在太阳系?

目前距离地球最远的人造飞行器,是1977年发射的旅行者一号,此刻的它远在225亿千米之外,正以16.9km/s的速度继续向宇宙深处挺进。

理论上来说,在没有阻力且极度空旷的太空中,旅行者一号的速度是不可能发生改变的,至少不可能变慢,但事实却并非如此。

2021年5月发表在《自然天文学》上的一篇论文显示,旅行者一号曾在225亿千米外"听到了"神秘的嗡嗡声,且自身的速度也因此变慢了,根据相关科学家的说法,这种嗡嗡声和旅行者一号的速度减缓,都是星际等离子湍流引起的,但在太阳系边缘这种蛮荒之地,为什么会有这种等离子湍流呢?

太阳系边缘的异常情况

旅行者一号发射35年后的2012年9月,已经处于节能模式下的它检测到宇宙射线强度忽然大幅度升高,把这些数据传回地球后,NASA认为旅行者一号已经飞出了太阳系日球层,进入了真正意义上的星际空间,所以宇宙射线的强度才会飙升。

但NASA的这一消息传到中文互联网上后,却畸变成了"旅行者一号已飞出太阳系",然而太阳系半径足足有一光年,以旅行者一号目前的16.9km/s速度,至少还需要3万年才能真正飞出太阳系,现在只是刚飞出日球层而已。

时间流转到2017年,通过对旅行者一号过去数年来回传数据的总结,科学家们发现旅行者一号飞到距离地球10个天文单位,也就是15亿公里时曾发现过一种神秘等离子驻波,最神奇的是这种驻波后来还被证明是太阳引发的。

我们能飞出太阳系吗?

很多文章中提到的太阳系边缘"等离子墙",其实只是太阳日球层与星际空间的分界线,它虽然会或多或少影响航天器的速度,但只要航天器速度超过16.7km/s,也就是超过第三宇宙速度后,便绝对能飞出太阳系,区别只是时间长短而已。

上世纪末到本世纪初,地摊文学还曾出现过"特斯拉太阳系皮壳理论",这种伪科学理论虚构了一个包裹太阳系的皮壳,谎称人类永远都无法飞出太阳系,但现在我们都知道这就是彻彻底底的伪科学阴谋论,真正制约人类飞出太阳系的其实是宇航推进技术。

从最早的投石索到弓箭,再到今天的子弹和火箭,人类的推进技术在本质上其实没有什么区别,纯粹就是反作用力而已。

推进方式的革新

在航空航天领域,用巨额燃料运送一点小小的载荷到近地轨道就需要海量资金支持,如果是送到月球或者火星的话,所耗费的资金又会上升几个数量级,而这一切的根源就是化学动力火箭的低效。

因为采用化学动力和引力弹弓,旅行者一号才会在日球层附近被高能粒子减速,如果旅行者一号最初是用核聚变甚至是反物质推进的话,高能粒子们根本不可能影响航天器的速度,甚至还能在日球层边缘再来一次加速,更快飞出太阳系。

现有理论的极限在哪里?

爱因斯坦的广义相对论认为,宇宙的时空结构并不像看起来那么牢固,而是可以被引力所扭曲的,黑洞就是引力扭曲时空的典型例子,但它还不是最极端的例子。

如果把宇宙想象成一张纸,那么最极端的时空扭曲便是把这张纸对折,然后用捅窟窿的方式连接纸上两点,从而突破二维平面上"两点之间直线最短"的束缚。

而在宏观上呈现三维空间+一维时间的宇宙中,太阳系内与太阳系外的时空是可以被扭曲到一起的,产生的效果就是科幻作品中经常出现的"虫洞",但关于生成虫洞所需的奇异物质和负质量,科学界目前还没什么头绪。

总体而言,现有理论的上限还是很高的,就算未来人类物理学停滞不前,现有理论也足以让人类遨游整个宇宙,毕竟今天的人类连手中理论的百分之一都还未充分应用,未来的前景还很广阔。