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宇宙没有空气阻力,飞船可一直加速,为何没有出现超光速飞船?

2019-11-13  炫叶楓雪

“流浪地球”应该很多人都看过吧,根据电影的描述,我们需要2500年才能到达半人马座比邻星。小编不得不说,宇宙实在太大了,尽管比邻星是离太阳最近的恒星,但以科幻小说的速度,我们需要2500年才能到达下一站。那么,我们真的不能突破极限,让飞船更快吗?

许多人会想:骑车时我们通常不得不用力推,因为地面上有摩擦。开车也是如此。如果你释放加速器太久,你也会在摩擦的作用下减速。然而,太空中没有摩擦,离开地球后也没有重力。如果宇宙飞船在太空中加速,那纯粹是加速。换句话说,只要它不超过光速,人类飞船就没有速度上限。那么,真的是这样吗?

我们的飞船真的能加速到光速吗?首先,即使我们的航天器与地球分离,它也只是与重力分离。然而,重力只是一个微不足道的力。当宇宙飞船进入太空时,它必须摆脱更强的引力——太阳引力。即使是40至50亿公里以外的天体,甚至数百亿公里以外的天体也受到太阳引力的影响,更不用说人类飞船了。因此,航天器的加速度必须首先抵消太阳重力产生的反向加速度。这也是航天器的一个重要考虑因素。

即使宇宙飞船没有太阳的引力,它能无限加速吗?也不能。首先,加速需要能量消耗。对于我们目前的技术,航天器的最大限制不是速度,而是能量。飞船携带多少能量决定了它能飞多远,需要多长时间,以及它会发回多少信息。如果一艘飞船只是闭着头飞出,不给我们任何信号,那就没有任何意义了。

由于我们现有技术的限制,不可能建立更强大的能源供应系统。因此,科学家必须分配使用电池能量的方式,以确保航天器在尽可能远的距离飞行时不会延迟执行其探测任务。因此,我们不能让飞机加速太快。即使人类能开发出更强的电池,但这并不意味着航天器的飞行速度会有质的飞跃。

根据爱因斯坦的相对论,物体移动得越快,其能量就越大。根据质量能量方程,我们可以知道这个物体的能量越大,它的质量就越大。回顾牛顿的经典力学,会发现这个物体的质量会增加,导致加速所需的能量会增加。如果这个循环像这样继续下去,当物体接近光速时,它的质量将变得非常大,并且非常难以加速。

因此,随着航天器速度的提高,加速所需的能量将呈指数增长,我们的能源系统面临的挑战也将呈指数增长。简而言之,通过简单的加速使飞船飞得更快是不太现实的。为了突破太空,探索太阳系以外的世界,人类必须创造一套更先进的能源系统、电力系统甚至导航模式。

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