到半人马座阿尔法旅行需要多长时间?

恒星之间的距离很宽,这就是为什么恒星走得这么远的原因。在此处阅读有关常规推进和翘曲驱动器的信息,以及关于突破星空的信息’将纳米飞船送往半人马座的新想法。

图片来自BreakthroughInitiatives.org。

艺术家’s concept via 突破星空.

外层空间很大。真的真的, 大。然后’这就是为什么NA​​SA目前没有计划将航天器发送到太阳系以外的数千个已知行星中的任何一个。同时,就星际旅行而言,NASA是’不再是镇上唯一的游戏了。 2016年4月,俄罗斯高科技亿万富翁尤里·米尔纳(Yuri Milner) 宣布 一项名为“突破性星散”的雄心勃勃的新计划,旨在向概念验证研究投入1亿美元,用于一项全新的星际旅行技术,旨在将20%的无人太空飞行 光速,目的是达到半人马座Alpha系统–大概是它的新发现的星球 Proxima b –在20年内。可能吗?没人知道,但是半人马座Alpha是一个明显的目标。它’是距我们的太阳最近的恒星系统,为4.3 光年 远。那’距地球约25万亿英里(40万亿公里)–是地球到太阳距离的近30万倍。请点击以下链接,详细了解为何明星旅行如此艰巨,以及如何实现。

为什么赢了’常规火箭工作?

经线驱动器?

突破星空

这4架常规航天器正驶离太阳系。第五号飞船 新视野,最终也会离开太阳系。但是与恒星之间的巨大距离相比,传统的航天器移动缓慢。它’在其中一颗飞船遇到一颗恒星之前,它已经有数万年的历史了。图片通过 维基共享资源.

为什么赢了’常规火箭工作? 考虑一下航天飞机,它仅在地球上方几百公里处飞行’的表面,进入地球轨道。如果地球是沙粒大小,那么这个距离大约是头发的宽度,而不是 6英里 到半人马座阿尔法(10公里)的距离。

航天飞机’t星舰,但我们已经建造了星舰。目前有五架来自地球的飞船正在驶离太阳系,进入星际空间。它们是两架先锋号航天器,两架旅行者号航天器和新视野号航天器。相对于在星际中移动所需的速度而言,所有人的移动都极其缓慢。

So …考虑两个旅行者–旅行者1和旅行者2–于1977年发射升空。旅行者2号都没有针对半人马座阿尔法,但如果其中一个是–假设它保持当前的速度–这颗最近的恒星需要数万年的时间。最终,旅行者号将超越其他恒星。在大约40,000年中,旅行者1号将在AC + 79 3888(骆驼豹星座中的一颗恒星)的1.6光年(9.3万亿英里)内漂移。在大约29.6万年中,旅行者2号将距离天上最亮的天狼星天狼星4.3光年。嗯,4.3光年。那’是我们与半人马座Alpha之间的距离。

那么新视野号航天器又如何呢? NASA的“新视野”号航天器以每小时36,373英里(58,536公里/小时)的速度飞行。它于2006年1月中旬从地球发射升空,并于2015年7月中旬到达冥王星…九年半后。如果“新视野”瞄准的是半人马座阿尔法系统,那不是’t,这艘太空船要花大约78,000年才能到达那里。

因此常规火箭获胜’因为它们太慢而无法工作。

图片来源:Mark Rademaker / Mike Okuda / Harold White / NASA。

具有扭曲驱动力的太空船可能看起来像什么。图片来源:Mark Rademaker / Mike Okuda / Harold White / NASA。

插图来自安德森研究所。

插图通过 安德森学院。

经线驱动器? 如果我们可以旅行怎么办 比光速快?围绕这一概念构建了无数的科幻书籍和电影,这给物理学家带来了挑战’ understanding of how space and time actually work. Still, a few years ago, Dr. 哈罗德“Sonny” White – who leads NASA’约翰逊航天中心的高级推进队–声称已经发现了一个发现,该发现通过称为“ Alcubierre经纱驱动器.

这个概念基于墨西哥物理学家Miguel Alcubierre在1994年提出的想法。他建议,通过 扭曲时空,如上图所示。

哈罗德“Sonny”怀特一直在努力进一步研究这些想法。它们是高度推测性的,但可能是有效的,涉及爱因斯坦场方程的解,特别是空间,时间和能量如何相互作用。 2014年6月,怀特(White)揭露了比光速还快的船的图像。艺术家Mark Rademaker将这些设计基于White’的理论思想。他说,创建它们需要1600多个小时, 很酷。 在此Flickr页面上查看2014年飞快的航天器设计。

The video below presents 哈罗德White’在2013年11月于凤凰城举行的SpaceVision 2013太空会议上的演讲。他谈论了近几十年来翘曲驱动器开发的概念和进展。

通过Alcubierre翘曲驱动器,是否可能比光速行进更快?与传统的推进系统一样,问题在于能源。在这种情况下’经纱驱动器所需的能量类型。每日Kos报道:

为了形成翘曲场/气泡,具有负能量密度的时空区域(即排斥时空)是必要的。科学模型预测可能存在带有负能量的奇异物质,但从未观察到。各种形式的物质和光均具有正能量密度,并产生引人入胜的引力场。

至少可以这样说,通过Alcubierre翘曲驱动器进行的光速旅行是高度投机的。

利用当前的技术,’s not possible.

但是,如果能够实现,它将使到半人马座的旅行时间从数千年减少到 只是几天.

是否需要有关Alcubierre翘曲驱动器的技术细节?在Daily Kos上阅读2014年的这篇文章。

或尝试在Phys.org上于2017年1月发表的有关Alcubierre翘曲驱动器的文章

美国宇航局网站上有一整个区域介绍比光速快的旅行,基本上说… it’目前尚无法使用。

Alpha Centauri系统。它’至少是一个双星系统,也许是一个三星系统,但我们只用一颗星星就可以看到它。在这张图片中– via MSX/IPAC/NASA –您几乎可以分辨出半人马座阿尔法(Alpha Centauri)的双重性质。该恒星系统距离地球4.3光年,与地球最接近。

突破星空。 2016年4月,尤里·米尔纳(Yuri Milner)’s organization 突破性举措 宣布投资1亿美元用于概念验证研究,这是一种崭新的方式进入星空。

好吧,不是 全新。,完全是。 “突破性Starshot”项目依赖于目前正在测试的技术,以及一些仅用了几年的新技术。但这确实将这些技术整合在一起’是全新的,而且非常有远见。

突破星空团队有一些沉重的打击者,包括物理学家Stephen Hawking和Facebook’马克·扎克伯格(Mark Zuckerberg)。它建议使用这1亿美元来了解是否’可以使用100吉瓦的光束和轻帆来推动约1,000超轻量级 纳米工艺 达到光速的20%如果它’事实证明,这样的任务可能(假设)在发射后约20年内到达半人马座。

这个项目有很多吸引人的事情。例如,目前正在由另一个组织“行星学会”对光帆的使用进行测试,该组织的公共资助项目为 光帆.

但是,最吸引人的是,突破性Starshot项目确实具有创新性,但仍立足于当前的尖端科学技术。只需意识到与克级的纳米星际飞船相比,现有的所有航天器都庞大又笨重– dubbed 星芯片 –由突破星空提出。可以轻巧的小船吗–在被光束推动的帆上–飞行速度是迄今为止最快的航天器的1,000倍?那’突破性Starshot正在通过其正在进行的概念验证研究来探索什么。

Starshot设想发射一艘母舰,将1,000架小型航天器带到高空轨道。每艘飞船都是一块克级的晶圆,上面装有相机,光子推进器,电源,导航和通讯设备,以及“构成一个功能齐全的太空探测器,”Starshot团队表示。

任务控制者将部署纳米飞机–在途中送他们–逐个。一种基于地面的激光阵列,称为 光束器 用于将光聚焦在船帆上,以将单个航行器加速至目标速度“within minutes.”

该计划是在纳米飞行器上粘贴四个摄像头(每个摄像头两个百万像素),以实现一些基本的成像。数据将通过可伸缩的一米长天线传回地球,或者甚至使用光帆来促进基于激光的通信,从而将信号聚焦回地球。

最初的想法是让飞船通过Alpha Centauri系统飞行而不放慢速度。毕竟,如何 能够 他们放慢脚步?事实证明有人已经想出了一种可能的方法。 2017年初,两位科学家 宣布了他们的研究结果 利用半人马座Alpha恒星自身的辐射和重力进行制动的方法。我们不’还不知道这样的事情是否可以工作,但是’看到科学家参与这个想法令人振奋!

显然,突破性Starshot项目是’s worth watching.

2017年4月20日至21日,突破性倡议组织召开了第二次年度会议– called 突破性讨论 –旨在汇集顶尖的天文学家,工程师,天体生物学家和天体物理学家。今年,他们在斯坦福大学举行了这次会议,并将会议的重点放在发现附近的恒星系统(包括半人马座Alpha)中潜在可居住的行星上。与会议讨论相关的视频是 存档于突破’s Facebook page, 如果你’re 在terested.

底线:相距4.3光年,Alpha Centauri系统是距地球和太阳最近的恒星系统,但是到达那里非常困难。

突破星空的目标是半人马座阿尔法

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黛博拉·伯德