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旅行者号飞出太阳圈,人类却很失望,那里辐射更强人类无法承受

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李论科学 2021-01-19 21:58

人类向往宇宙浩瀚的空间,我们不想一生只停留在地球大气层之内,因为我们深知地球不可能一直是生命的乐土。

总有一天地球将不再适合人类,甚至是任何生命的生存,原因有很多,包括:环境恶化、资源枯竭、无法抗拒的灾难,如超级火山爆发、小行星撞击、太阳耀斑爆发、太阳寿终正寝等等;

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这些事件都会影响地球生态环境,给生命造成致命的伤害。尤其是环境恶化首当其冲,现在有科学家认为,地球已经在12000年前进入了第六次生物大灭绝之中;

这个时间点刚好是人类进入农耕时代以后,现在由人类造成的地球生物灭绝率已经远远地超过了本底灭绝率,人类导致的生物加速灭绝使得我们认识到了保护环境的重要性。

这就是为什么近些年来我们宁可牺牲经济利益也要保住绿水青山,但是人类只要发展就会对环境造成破坏,这一点无解,因此我们只能尽力延缓地球环境的恶化 ,为我们实现星际移民争取更多的发展时间。

这就是从上世纪开始,人类进入太空的一项主要目的,除了了解宇宙、寻找地外生命,我们还在为人类寻找另外一个栖息地。

我们要把鸡蛋放在两个篮子里,这样才保险。但是当人类进入太空以后,我们才慢慢地发现,太空环境对人类来说十分不友好。

在地球上有大气层、有地球磁场、有重力的保护,我们人类生活的悠然自得,但是进入太空就完全是另外一回事了,那里基本真空、寒冷、无重力,人类直接暴露在这样的环境会直接死于肺破裂,然后轻微膨胀,冻结死亡,活不过12秒。

所以我们需要穿特制的保护装备:宇航服,为我们提供类似地球的大气环境和温度,人类才得以在太空中行走。

但是起初我们都忽视了在宇宙中还有另外一种伤害:电离辐射,在地球上大气中的臭氧层为我们吸收了有害的紫外线,磁场为我们阻挡了带电离子;

但是在太空中这些携带高能量的粒子(电子、质子、氦3)会从太阳表面喷射出来,我们称为太阳风,这些带电粒子直接撞击到我们身体上,并且穿透人体,发生电磁相互作用,给人体细胞,甚至是在分子层面上造成伤害,严重的会导致DNA片段发生断裂。

而这些电离辐射我们现在根本没有有效的办法阻挡,什么航天服,太空仓都会直接被这些带电粒子穿透(只能阻挡一部分),所以说现在的航天员进入太空以后都会遭受到过量的辐射;

例如在国际空间站中的宇航员每天接受的辐射剂量相当于一个人在地球表面接受辐射量的300多倍。为了保证宇航员在整个太空期间接受的辐射不超过人体承受的标准,因此国际空间站中的宇航员每半年就要轮换班回地球表面修养。

所以说我们人类想要在太空中永久的生存,就必须解决太空辐射的问题,例如我们未来建立火星基地,肯定要考虑月球表面辐射的问题。

因为月球表面每小时的辐射剂量是地球表面的200倍,所以一个人最多只能在月球上暴露2个月,如果要长期在月球生存,就需要在基地表面覆盖一层厚厚的防辐射层。

纵观整个太阳系中的所有行星,目前只有火星具备被人类改造的可能,所以在太阳系中只有火星是下一个人类放鸡蛋的篮子。

但是并不是完美的,它现在的不仅有辐射危害,而且环境还相当恶劣,而且我们现在并没有找到一个可行的办法去改善火星环境,埃隆·马斯克甚至想用一万颗核弹先炸火星,让火星产生足够的温室气体,然后升温让火星宜居。

这个办法是否可行,目前未知,很多人认为马斯克的想法很疯狂,并不切实际。未来要是太阳寿终正寝火星依然无法生存。

所以人类总是要走出太阳系,去往更广阔的星际空间,在银河系中寻找下一个宜居星球。

那么太阳系之外呢?人类能否找到第二个放鸡蛋的篮子?

自上世纪人类发现第一颗系外行星以来,开普勒卫星和TISS卫星目前已经发现了不低于4500颗系外行星,在这些系外行星中有大约55颗行星不仅属于岩石星球,而且和地球质量相当,并且处在宜居带内,这些行星适宜生存。

那么人类能离开太阳系,达到这些星球吗?

有两个问题需要解决,首先是旅行速度问题。人类目前飞行最远的探测器是旅行者1号,已经飞到了222亿公里之外,它的旅行速度达到了17公里/秒。

这个速度是人类航天器达到的最快速度,但是按照这个速度要想飞出太阳系,也就是达到奥尔特云边缘,至少需要30000年的时间,想要达到4.2光年外的比邻星至少需要7万年的时间。

这样的时间尺度对人类来说太长了,比邻星周围有一颗岩石行星叫比邻星B,它的质量是地球的1.5倍,而且处在宜居带内,科学家认为这颗行星上有液态水的存在,适合生命生存。

如果人类未来想要去比邻星,那这个时间尺度对飞船上的人来说简直就是灾难。

那人类有没有办法提高速度呢?

未来的离子推进器可以给飞船提供长时间的动力,有望能将探测器的速度提升到30万公里/小时,如果再加上太阳系行星的引力弹弓效应,可以让探测器速度接近100万公里/小时。

核动力推进器可以提供更强,更持久的推力,可以让探测器速度达到2000万公里/小时。这样我们去往比邻星大约只需要130年的时间。

这个时间人类还勉强可以接受,但是宇宙浩瀚,仅仅银河系就有10万光年宽,这对人类来说简直就是一个天文数字。

除了速度的限制以外,人类也无法在星际空间中旅行。

因为2013年旅行者1号到达太阳风层顶的时候,探测到太阳风粒子减少、停滞,而星际空间中的高能宇宙射线却在增强,星际物质密度在增加,由于太阳系在银河系中狂奔,在星际物质中穿梭,因此在太阳风层顶上还形成了密度极高的激波面。

星际物质密度的增加,以及宇宙高能射线的增强,预示着人类在星际空间中旅行相当危险,曾经发表的一篇论文《相对论星际飞行的辐射危害》就为我们揭示了,当人类在星际空间中飞行速度过快,甚至接近光速的时候,那么其中的物质粒子对飞船来说将是致命的伤害;

而且充满宇宙空间的高能质子,比太阳风所携带的能量还要大,这些高能质子一般诞生于黑洞物质喷流、 超新星爆发、中子星碰撞等一些更高的能量事件,速度基本上与光速相差无几,它们的穿透力更强,电离辐射的危害更大,所以星际空间对人类来说简直就是一个灾难场所。

这样的发现告诉我们,人类想要直接乘坐宇宙飞船进行星际旅行是不可能的,首先速度提不上来,就算以光速飞行,跨越银河系也得10万年。

就算有了速度,可星际空间中的物质尘埃对高速飞船来说也像子弹一样具有毁灭性,就算你的船坚固,坚不可破,那么充满星际空间中的高能射线也足以杀死任何人。

从这些方面来说,人类好像被彻底困在了太阳系,我们只能在太阳系内活动。因为太阳风为我们抵挡了大部分的宇宙射线和尘埃。

要是离开了太阳系,人类将进入一个完全不受保护的空间中,这对人类来说将是一场灾难。

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